Propriétés chimiques

Si le cheveu contient de l'eau, des lipides, des traces d'éléments minéraux et de la mélanine, c'est la kératine qui en est son constituant principal.

1.1) La kératine

La kératine est une protéine fibreuse, insoluble, dure, très résistante, mais également très souple, et présente à 95% dans le cheveu [18]. Elle est constituée d’un assemblage d’acides aminés essentiellement soufrés, représentés principalement par la cystéine (environ 15 à 17 %) et la proline. Ces chaînes polypeptidiques sont de configuration hélicoïdale reliées entre elles par différents types de liaisons. Ces liaisons permettent de conférer aux chaînes leur rigidité et leur cohérence :

 liaisons hydrogènes et salines : dites faibles, puisque facilement modifiables sous la simple action de l’eau et de la chaleur ;

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 liaisons disulfures : dites fortes car impossibles à modifier autrement que par une intervention chimique externe ;

 liaisons hydrophobes.

La composition en acides aminés diffère selon le type de kératine mais aussi selon la localisation au niveau de la kératine. [47] Les chaînes kératiniques, extrêmement allongées, sont disposées dans le sens de l’axe du cheveu. Dans le cas d’un cheveu normal, non étiré, les chaînes ne sont pas rectilignes, mais enroulées sur elles-mêmes en spirale, c’est la kératine α. Sous l’influence des forces d’étirement, les chaînes se déploient et deviennent rectilignes, c’est la kératine β.

Il était communément admis que les kératines du cheveu existaient sous forme de quatre dimères principaux et un dimère secondaire. Puis Langbein et coll [48 ; 49] ont démontré qu’il existe dans le cheveu humain neuf kératines de type I et six de type II. En effet, la sous-famille des kératines I est divisée en 3 groupes : les groupes A (hHa1, hHa3-I, hHa3-II, hHa4) et B (hHa7, hHa8) composés de kératines de cheveux et le groupe C dont les membres

(hHa2, hHa5, et hHa6) représentent des kératines indépendantes des cheveux. Quant à la kératine de type II, elle serait composée de 6 membres divisés en deux groupes

(A et C). Les composants du groupe A (hHb1, hHb3 et hHb6) ont une structure similaire alors que ceux du groupe C ont des structures assez différentes. [58 ; 59]

Plus récemment, il a été découvert que le génome humain contient 54 gènes fonctionnels de kératine qui peuvent être divisés en 28 gènes de type I et 26 gènes de type II d’où la création d’une nouvelle nomenclature pour les kératines des mammifères. [50]

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Gènes des kératines humaines Gènes de type I Gènes de type II

Gène totaux 33 34

Gènes fonctionnels 28 26

Pseudogènes 5 8

Gènes des kératines de l’épithélium 17 20

Gènes des kératines du cheveu 11 6

Tableau IV : Gènes des kératines humaines. [50]

1.2) Les pigments

Les pigments du cheveu, comme ceux de la peau sont constitués de polymères biologiques: les mélanines. Leur quantité n'en fait pas l'élément majoritaire de la tige, mais c'est par contre l'un des plus visibles car ils donnent aux poils et aux cheveux leur couleur.

Les mélanines sont produites sous forme de mélanosomes par les mélanocytes de la matrice du follicule pileux. Ils sont formés d'un squelette de protéine recouvert de mélanine. [51] Cette protéine a une composition différente de la kératine. Dans son état natif, elle serait chargée positivement ce qui favoriserait la fixation des mélanines possédant une charge négative. [52] Les grains de pigment migrent ensuite vers les cellules du cortex et de la médulla, où leur distribution est à l'origine de l'intensité de la coloration. Ils jouent un rôle de protection contre le rayonnement solaire ultraviolet.

Les différentes couleurs des cheveux sont dues à la présence de deux classes de mélanines :  l’eumélanine responsable du brun et du noir, a comme précurseur la tyrosine qui

subit des transformations pour donner la dopa puis le 5,6 dihydroxyindole ;

 la phaeomélanine à l'origine du rouge et du jaune, est formée à partir d'une réaction de condensation entre la dopa et la cystéine pour donner la cystéinyldopa.

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Le mélange en proportion très variable de ces deux types de mélanine est à l’origine de la diversité des couleurs de cheveux rencontrés dans la race humaine. Si la couleur des cheveux varie d’un individu à l’autre, elle varie aussi chez un même individu au cours de la vie. En effet, la production de mélanine dépend de plusieurs facteurs comme la génétique, l’environnement, l’âge, les hormones…

Au fil des années, il y a une décroissance progressive du nombre de mélanocytes au niveau de l’unité de pigmentation et du réservoir. Lorsque le nombre de mélanocytes actifs atteint un seuil limite, la quantité de mélanine synthétisée et transférée à la tige pilaire n’est plus suffisante pour entrainer la pigmentation du cheveu, il est alors perçu plus ou moins blanc.

Plus tard, les mélanocytes disparaitront et le cheveu deviendra totalement blanc. Ce processus de déclin n’affecte que le follicule pileux et épargne l’épiderme. Ceci pourrait être dû à la synthèse d’une protéine protectrice des mélanocytes épidermiques, la dopachrome tautomérase [12].

Sous l’action des rayonnements UV, la mélanine est oxydée ce qui va entrainer un éclaircissement temporaire de la chevelure [53].

1.3) Les lipides

Les principaux lipides présents dans les cheveux sont le sébum, les acides gras, les stérols et les céramides. Produits au niveau du bulbe pilaire, ils ne représentent que 3 % de la composition des cheveux. Leur concentration augmente après la puberté puis diminue avec l’âge surtout chez les femmes [74]. On les retrouve essentiellement au niveau du cortex et de la cuticule où ils assurent la cohésion des cellules de la fibre capillaire et confèrent une imperméabilité au cheveu [13].

La structure de la kératine peut être influencée par l’augmentation de la concentration de lipides dans les cheveux de type africain. Les lipides s’intercalent entre les dimères de kératine, changeant ainsi sa structure. [55]

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1.4) Les métaux

Les métaux sont présents en faible quantité mais sont variés. Les cheveux noirs sont riches en cobalt, en cuivre et en fer, les roux riches en molybdène, les jaunes en titane. Quant aux cheveux blancs, non pigmentés, ils sont riches en nickel. [19]

Le taux des métaux et oligoéléments est différent dans le cheveu de l'homme par rapport à la femme. La concentration en cuivre augmente avec l'âge chez la femme, alors qu'elle ne varie pas chez l'homme. [56]