Impact cutane et occulaire des rayonnements Uv et photoprotection

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Chapitre I:

Impact biologique

des radiations

solaire UV sur la

peau et l’œil.

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Introduction:

Les rayonnements solaires ont de nombreux effets bénéfiques sur l'organisme. Ils augmentent la vitalité, produisent un effet de bien-être, aident les processus de la circulation et du métabolisme et stimulent la formation de vitamine D. Il suffit d'une petite dose de lumière solaire pour provoquer ce sentiment général de bien-être.

Cependant les surexpositions induisent des effets aigus et chroniques sur la peau, les yeux et le système immunitaire. La fraction de rayonnement ultraviolet absorbée par le tissu cutané normal crée des dommages dont les conséquences vont de l’apparition de l’érythème solaire, en passant par l’accélération du vieillissement cutané, la photoimmunosuppression induite, jusqu’à dans les cas les plus graves, l’apparition de cancers cutanés (carcinomes et mélanomes).

Les mécanismes physiologiques de la photoprotection naturelle sont capables de s'opposer aux dommages cutanés provoqués par les radiations solaires. Mais, en cas de surexposition, une photoprotection artificielle externe est nécessaire. Actuellement, dans notre société les produits de protection solaire (filtres solaires) restent la protection la plus souvent choisie.

Ils sont efficaces dans la protection contre l’érythème. Cette protection est nécessaire, mais insuffisante dans la prévention des effets chroniques de l’exposition solaire.

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I) RAYONNEMENT SOLAIRE ET ENSOLEILLEMENT AU SOL : I-1) Rayonnement solaire :

Les radiations électromagnétiques se présentent sous un double aspect ondulatoire et corpusculaire. Elles se propagent en effet dans le vide sous forme d’une onde caractérisée dans le temps en un point donné par une période, exprimée en hertz (Hz), et dans l’espace à un instant donné par une longueur d’onde, exprimée en nanomètres (nm), et elles se propagent en ligne droite sous forme de particules, appelées photons, caractérisées par leur énergie exprimée en joules (J) ou en électronvolts (eV). L’énergie est reliée à la fréquence par la constante de Planck, et ainsi plus la longueur d’onde d’un photon est courte, plus son énergie est grande. Un rayonnement est monochromatique quand tous les photons qui le constituent ont la même longueur d’onde, dans le cas contraire, il est polychromatique. (1.2.3)

Le rayonnement solaire est constitué d’une suite continue de radiations électromagnétiques ou photons caractérisés par leur longueur d’onde, allant des rayons cosmiques aux ondes radioélectriques. Les radiations électromagnétiques sont d’autant plus énergétiques et inductrices d’effets biologiques que leur longueur d’onde est plus courte.

En raison de la filtration atmosphérique (couche d’ozone, poussières et fumées, vapeur d’eau en suspension et nuages), le spectre solaire au sol ne comporte que les radiations de longueur d’onde comprises entre 290 et 3 000 nanomètres (nm) : une partie des ultraviolets B (UVB, 290-320 nm, arrêtés par le verre de vitre), les UVA (320-400 nm) divisés actuellement en UVA2 ou UVA courts (320-340 nm) et UVA1 ou UVA longs (340-400 nm), la lumière visible

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(400-780 nm, atténuée par les poussières et fumées) et une partie des infrarouges (780-3 000 nm, absorbés partiellement par la vapeur d’eau en suspension et les nuages de la basse atmosphère). La couche d’ozone arrête les radiations de longueur d’onde inférieure à 290 nm : UVB les plus courts, UVC, rayons X, gamma et rayons cosmiques. (fig. 1)(4 ,5 ,6)

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I-2) Qualité du rayonnement :

Elle n’est pas une constante et varie selon l’altitude (la quantité d’UVB est de 20 % supérieure à 1 500 m, par rapport au bord de la mer), la latitude, la saison, l’heure de la journée, l’hygrométrie et la pollution atmosphérique. Sous nos latitudes, le spectre est particulièrement riche en UVB entre 11 h et 14 h (heure solaire) et l’ensoleillement maximal en juin. La quantité d’UVA reçue est très largement supérieure à la quantité d’UVB tant en termes de flux (2,5 à 6,5 W/cm2 d’UVA contre 0,02 à 0,06 W/cm2 d’UVB) qu’en termes de dose puisque les UVA sont présents pratiquement du lever au coucher du soleil. Ainsi, peut-on admettre que lors d’une expositipeut-on solaire sur une plage, pendant une journée, on reçoit 100 fois plus d’UVA que d’UVB. (2.4)

I

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) Ensoleillement :

L’ensoleillement effectivement reçu par l’individu n’est pas seulement le fait de ce rayonnement direct. S’y ajoutent :

– les radiations diffusées par le ciel, phénomènes de réflexion et dispersion dépendant de la longueur d’onde du photon et de la taille des particules en suspension dans l’atmosphère ; en atmosphère nuageuse, les altocumulus laissent passer peu d’UV ; à l’inverse, les cirrus en laissent passer presque autant qu’un ciel clair.

– le rayonnement réfléchi par le sol : la réflexion qui atteint 82 % pour la neige ,17 % pour le sable, 5 % pour l’eau, 3 % pour l’herbe faisant, par exemple, concevoir la protection toute relative procurée par un parasol sur une plage

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sablonneuse. Au total, l’énergie solaire reçue à la surface de la terre se répartit pour 50 % dans l’IR, 40 % dans la lumière visible et 10 % dans l’UV. (tableau.1) L’UV est cependant la partie du spectre la plus active biologiquement.(4.5)

Tableau (1) : Qualité et quantité de l’ensoleillement(7)

Ensoleillement direct

Altitude Latitude

Saison

Journée

Augmentation de 4% des UVB tous les 400m Diminution (surtout des UVB) avec éloignement de l équateur

Effectivité érythémale 130 fois plus importante en été qu’en hiver

Maximum d énergie entre 11 et 14 heures solaires

Ensoleillement diffuse

Ciel bleu

Temps brumeux

Maximum d énergie dans les UV courts (UVB, UVA courts)

Diffusion identique pour toutes les longueurs d onde Ensoleillement réfléchi Neige Sable océan Herbe 80% 5 à 25% 20%, eau de piscine : 5% 3%

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II

) Pénétration cutanée des rayonnements solaires :

II

-

Rappels sur la structure de la peau :

La peau est l’enveloppe du corps, elle est en continuité avec les muqueuses recouvrant les cavités naturelles de l’organisme. C’est le plus gros organe de l’être humain, représentant 1/3 du poids de l’organisme et une surface de l’ordre de 2 m2 chez un adulte. La peau est un ensemble de cellules constitué de trois couches superposées l’épiderme, le derme et l’hypoderme. (8)

 L'épiderme :

L'épiderme est constitué par un épithélium stratifié squameux. Il est formé par plusieurs couches de cellules (4 ou 5 selon les régions du corps) appelées des strates (stratum) qui évoluent à partir de la couche la plus profonde, la membrane basale. Les cellules de la membrane basale ont la capacité de se diviser activement afin de combler les pertes de cellules mortes en surface causées par les frottements ou autres phénomènes (nous renouvelons entièrement notre épiderme tous les 25 à 50 jours). Il n'y a pas de vaisseaux sanguins qui se rendent dans l'épiderme (c'est ce qui explique pourquoi un homme peut se raser chaque jour et lacérer plusieurs couches de cellules superficielles de sa peau sans saigner). (8)

Il est possible de distinguer plusieurs types de cellules dans l'épiderme :( fig.2)

- Kératinocytes : Ces cellules sont les plus nombreuses et elles synthétisent de

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protège contre la déshydratation. Ces cellules origine de la membrane basale, se transforment progressivement au fur et à mesure qu'elles migrent vers le haut, s'aplatissent, se kératinisent puis meurent. (8,9)

-Mélanocytes : Ce sont des cellules spécialisées présentes surtout dans la

couche basale qui peuvent synthétiser un pigment foncé, la mélanine qui a pour fonction de protéger la peau (et son matériel génétique) contre les rayons ultraviolets du soleil. Lorsque que nous nous exposons au soleil, les mélanocytes produisent une plus grande quantité de pigments ce qui explique pourquoi la peau bronze. Les taches de rousseur et les grains de beauté sont produits par une accumulation locale de mélanine. (8,9)

-Cellules de Langerhans : elles sont de forme étoilée, dont les prolongements

s'étendent au milieu des kératinocytes; elles sont produites dans la moelle osseuse avant de migrer dans l'épiderme pour y jouer des rôles de macrophages et contribuer à l'activation des cellules de notre système immunitaire : elles sont capables d'ingérer des particules étrangères et des micro-organismes; après avoir capté l'antigène, les cellules de Langerhans activées quittent l'épiderme et gagnent les ganglions lymphatiques satellites où elles présentent les déterminants antigéniques aux lymphocytes T. (8,9)

-Cellules de Merkel : Présentes en petite quantité entre l'épiderme et le

derme, elles sont étroitement liées à la terminaison nerveuse sensitive en forme de disque appelée disque de Merkel et jouent le rôle de récepteurs du toucher.

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Fig2 : Différents types de cellules de l'épiderme(8)

 Le derme :

Le derme est un genre d'enveloppe résistante et flexible qui couvre et maintient tout l'organisme à la manière d'un collant (il correspond au cuir des animaux). Il est d'épaisseur variable (environ quatre fois plus épais que l'épiderme) : très épais dans la paume des mains et sur la plante des pieds, et plutôt mince sur les paupières. Le derme est fortement vascularisé et joue un rôle dans le contrôle de la température du corps : il peut se gonfler de sang chaud (la peau rougit) ce qui permet d'irradier cet excès de température vers l'extérieur; ou le sang peut s'y retirer (la peau blanchit) lorsque la température externe est trop froide afin d'éviter que le corps ne perde trop de température par la peau. Le derme est riche en fibres conjonctives de collagène qui assurent soutien, extensibilité et résistance (ces fibres sont très abondantes dans la peau cicatricielle), ces fibres forment une trame dense organisée en faisceaux et des fibres d'élastine, plus fines, responsables de l'élasticité et de la souplesse

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de la peau saine (ces fibres sont pratiquement inexistantes dans le tissu cicatriciel). Ces fibres se raréfient progressivement au cours du vieillissement pour disparaître après l'âge de 45 ans environ. (8,9)

Le derme est constitué par deux zones de tissu conjonctif dense :

-Zone papillaire : C'est la couche située juste en-dessous de la membrane

basale de l'épiderme. On y retrouve des récepteurs de la douleur (terminaisons nerveuses libres) et des récepteurs du toucher (corpuscules tactiles capsulés). Certaines régions comme le bout des doigts, la paume de la main et la plante des pieds) est constellées de petites projections appelées papilles du derme qui confèrent à la surface externe de la peau un relief accidenté fait de crêtes et de sillons qui augmentent par exemple, la capacité d'adhérence des doigts et qui laissent une mince couche de transpiration nommée empreinte digitale. (8,9)

-Zone réticulaire : C'est la couche la plus profonde du derme. Elle contient des

vaisseaux sanguins, des glandes sudoripores et sébacées, des récepteurs de la pression (corpuscules lamelleux) et de nombreuses cellules phagocytaires qui empêchent les bactéries de pénétrer plus en profondeur. On y trouve aussi des fibres de collagène qui confèrent à la peau sa résistance et son hydratation, et des fibres élastiques responsables de l'élasticité de la peau. (8,9)

La couleur de la peau, caractéristique du sexe et de la race, est due à la répartition en surface de quatre composantes principales : la mélanine : pigment brun, le carotène dont la couleur varie du jaune à l'orange, l'oxyhémoglobine rouge et la carboxyhémoglobine pourpre. L'accumulation topographique, caractéristique de ces composantes en certains points du

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revêtement cutané est influencée par des facteurs nutritionnels, d'environnement (ensoleillement) et génétiques. L'absence complète des deux premiers pigments caractérise l'albinisme. (8,9)

 L'hypoderme :

L’hypoderme est un tissu conjonctif lâche richement vascularisé, composé de tissu adipeux (graisse), constitue une couche isolante qui réduit la perte de chaleur du corps. C'est dans cette couche qu'on trouve des vaisseaux sanguins de plus grand calibre, les nerfs, les racines des glandes sudoripares et les follicules pileux. L'hypoderme sert aussi de réserve d'énergie. (8,9) (Fig.3)

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II

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Propriétés optiques de la peau :

Une réflexion directe se produit à l’interface entre l’air et le stratum corneum. Elle est due à une différence de l’indice de réfraction de l’air (1,0) et celui de la couche cornée (1,55). En raison du caractère anfractueux de la surface cutanée, la réflexion directe est essentiellement diffuse. Elle est importante pour le visible et l’IR (60%), mais reste modeste pour l’UV inférieur à 320 nm. Elle est plus importante chez le sujet blanc que chez le noir, et dans les zones cutanées où la couche cornée est compacte. En pratique, la réflectance totale est le rapport de l’intensité du rayonnement réfléchi à l’intensité du rayonnement incident. Elle varie avec la couleur de peau en fonction des quantités de mélanine et d’hémoglobine qui sont les principaux absorbants. (11,12)

Cette propriété physique permet d’apprécier le phototype et de mesurer la pigmentation. Cette réflectance est composée non seulement de la réflexion directe à la surface cutanée, mais aussi des rayons rétro-réfléchis et diffractés à des niveaux plus profonds de la peau. Par le phénomène de diffraction, la lumière modifie sa direction sans changer son spectre de longueurs d’onde. Ceci est dû à la présence de particules non absorbantes et d’interfaces entre des milieux de nature différente. Au niveau de l’épiderme, la diffraction est principalement due à l’interface entre les cornéocytes et l’air ainsi qu’aux grains de kératohyaline. La diffraction est également la propriété optique dominante du derme. Elle augmente le trajet à parcourir par les photons avant d’être absorbés. Le phénomène est d’autant plus marqué que les longueurs d’onde sont courtes. Compte tenu de la localisation des chromophores et des

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caractéristiques de la diffraction intradermique, la transmission de la lumière dans la peau est plus profonde pour la lumière de grande longueur d’onde. (13) L’absorption du rayonnement UV se fait à différents étages de la peau. La couche cornée absorbe près de 70 à 80 % des UVB du fait de la présence dans la kératine d’acides aminés polaires (acide glutamique, asparagine, sérine), dont le spectre d’absorption se situe dans les UVB. L’acide urocanique participe au même mécanisme d’absorption des UVB par le passage de façon réversible de la forme trans à la force cis. Ce produit de désamination de l’histidine est sécrété dans la sueur lors de l’exposition solaire, surtout chez les sujets à peau noire. (12 ,14)

Trois pigments absorbent électivement certaines longueurs d’ondes : la mélanine pour les UV et le visible dont elle convertit l’énergie sous forme de chaleur (conversion photo-phonon), les caroténoïdes pour le visible, et l’hémoglobine pour les fractions du spectre de 410 à 430 nm et de 540 à 580 nm. La diffraction est très importante dans la couche cornée qui présente une structure pseudocristalline formée par les filaments de kératine alignés parallèlement à la surface cutanée. La mélanine diffracte le rayonnement dont la longueur d’onde est voisine de la taille des mélanosomes, les courtes longueurs d’onde étant plus diffusées que les grandes longueurs d’onde. La transmission de la lumière dans la peau est la résultante des phénomènes optiques précités. La majorité du rayonnement UVB de 290 à 315 nm est absorbée par la couche cornée. Cependant, 20 à 30 % atteignent le corps muqueux et environ 10 % le derme. La majorité du rayonnement UVA et visible pénètre dans l’épiderme. Seule une partie atteint le derme du fait de

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l’absorption par la mélanine. Le rouge et l’IR traversent facilement l’épiderme, le derme et atteignent l’hypoderme. (12,14)

Fig4 : Pénétration des rayons solaire dans la peau.

III) BASES DES RÉACTIONS PHOTOCHIMIQUES CUTANÉES :

Dans un atome, les électrons sont groupés par paires de sens de rotation (spin) opposé et gravitent sur des orbites à un niveau d’énergie définie. La réaction

photochimique primaire est caractérisée par l’absorption des photons par

certaines molécules de la matière, appelées chromophores. L’absorption photonique par les chromophores conduit à des états atomiques excités (état singulet excité puis état triplet excité) instables et/ou à l’apparition de radicaux

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libres, définis comme des atomes comportant un électron non apparié, célibataire, sur une orbitale externe. (1)

La désactivation des états excités singulet ou triplet constitue la réaction

photochimique secondaire. Elle se fait selon plusieurs voies : émission

thermique, émission d’un rayonnement de fluorescence ou de phosphorescence, surtout transfert d’énergie ou transfert d’électron ou d’hydrogène à des molécules du milieu environnant avec formation de radicaux ou d’ions radicaux. L’oxygène moléculaire qui, à l’état fondamental existe à l’état triplet, occupe ici une place prépondérante conduisant par des réactions en chaîne à la formation des différentes espèces réactives de l’oxygène (ERO) oxydantes et particulièrement agressives pour certains composants cellulaires. Les ERO comprennent l’oxygène singulet, l’anion superoxyde, l’eau oxygénée ou peroxyde d’hydrogène et le radical hydroxyle. (2)

Le transfert d’énergie entre une molécule à l’état excité triplet et l’oxygène moléculaire conduit à la formation d’oxygène singulet. L’interaction de radicaux ou ions radicaux (produits par transfert d’électron ou d’hydrogène entre une molécule à l’état excité triplet et une molécule du substrat) avec l’oxygène moléculaire conduit à la formation d’anion superoxyde. L’anion superoxyde en présence d’hydrogène conduit à la formation d’eau oxygénée. L’eau oxygénée en présence de fer à l’état ferreux Fe2+ conduit à la formation du radical hydroxyle. (2,14)

La peau normale contient un certain nombre de chromophores : l’acide désoxyribonucléique (ADN), l’acide urocanique, certaines protéines, les

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eumélanines, les kératines et les photosensibilisateurs endogènes (riboflavines, flavines, bilirubines, phaeomélanine, porphyrines) à l’origine d’une production massive d’ERO. Les UVB, rayons les plus énergétiques ont une action directe sur l’ADN (formation de dimères de thymine pouvant induire une mutation), sur l’acide urocanique et peuvent aussi générer des ERO. (14,16)

À l’inverse, les UVA sont à l’origine de réactions de photosensibilisation, via les photosensibilisateurs endogènes avec production d’ERO. Les ERO ont pour cibles biologiques les lipides insaturés des membranes cellulaires (phénomène de peroxydation lipidique), l’ADN avec perturbation de l’expression génétique et risque de mutation, les protéines riches en soufre. Les cellules cutanées disposent de systèmes antioxydants endogènes représentés par les vitamines C et E, le bêtacarotène, le glutathion, des oligoéléments (zinc ou sélénium) et des enzymes telles les superoxyde-dismutases et la thiorédoxine-réductase. Ces enzymes transforment l’anion superoxyde en peroxyde d’hydrogène, transformé secondairement en eau par la catalase et les peroxydases. (14,16)

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IV) EFFETS BIOLOGIQUES DES RADIATIONS SOLAIRES SUR LA PEAU

:

Ils sont la conséquence des réactions photochimiques déclenchées par les chromophores cutanés normaux. Ils sont divisés en fonction de leur délai d’apparition, en effet à court terme et effets à long terme. En dehors des phénomènes précoces en général bénéfiques, les effets biologiques des radiations solaires sont le plus souvent délétères, justifiant les mesures de photoprotection. (18)

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IV-1) Effets à court terme :

Les interactions UV / cellules sont des phénomènes complexes qui se traduisent par des réactions immédiates ou retardées, visibles et parfois douloureuses.

IV-1.1) Pigmentation immédiate :

La pigmentation immédiate ou phénomène de Meirovsky est secondaire à l’action des UVA et du visible (320-700 nm). Elle apparaît quelques minutes après l’exposition et ne dure que quelques heures.

Pour des quantités suffisantes d'UVA (10 J/cm²) reçues à la surface de l'épiderme, les mélanines, présentes dans les mélanocytes et les kératinocytes, subissent une polymérisation, ce qui se traduit par une pigmentation immédiate, visible à l'arrêt de l'irradiation. Ce phénomène est transitoire. Il se traduit par la bonne mine du soir après une journée passée au grand air, mais rien ne persiste le lendemain. Les sujets mélano-compromis ne développent pas ce type de réaction et ne tirent aucun bénéfice esthétique des expositions aux radiations UVA. (1,2)

IV-1.2) Pigmentation adaptative ou retardée (bronzage) :

Débute 2 à 3 jours après l’exposition et atteint son maximum au bout de 3 semaines. Elle est liée à une néosynthèse de la mélanine par les mélanocytes épidermiques et à un transfert accru de la mélanine aux kératinocytes. Son spectre d’action se superpose à celui de l’érythème et se situe dans l’UVB mais pour de doses plus importantes (irradiation lève l’inhibition de la synthèse de

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dans la photoprotection naturelle. Au sein des mélanines, l’eumélanine (prédominant chez le sujet brun) est photoprotectrice. À l’inverse, la phaeomélanine (prédominant chez le sujet roux) est génératrice d’ERO. Cette pigmentation sera de plus en plus intense et durera d'autant plus longtemps que la desquamation restera dans les limites physiologiques. (1 ,18)

L'intensité du bronzage dépendra étroitement des capacités génétiques à produire les mélanines (notions de phototype, phéno-mélanogénotype). (18)

IV-1.3) Erythème actinique :

C'est le classique « coup de soleil »figure c est une rougeur plus ou moins intense du tégument, Il apparaît quelques heures après l’exposition solaire et dure plusieurs jours. (fig.7)

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Son spectre d’action est essentiellement dans les rayons ultraviolets B (UVB) dont l’intensité du rayonnement est maximale entre 10 et 14 heures GMT (Greenwich mean time) et en montagne. La dose érythémale minimale (DEM) est la plus petite quantité d’énergie nécessaire pour provoquer un érythème visible 24 heures après l’irradiation. Chez le sujet de race blanche, cette DEM varie de 17 à 85 mJ/cm2, ce qui correspond à une exposition de 12 à 60 minutes à midi au mois de juin au bord de la Méditerranée. À 3 DEM, on observera un érythème douloureux ; à 6 DEM, il se produit un décollement bulleux. (20)

Son aspect est connu de tous et présents quatre stades de sévérité fonction de la dose solaire reçue et du phototype : érythème rosé, érythème rouge vif, érythème cyanique, œdémateux et douloureux, bulles. (Tab.2)

Les UVA sont également érythématogènes mais nécessitent des doses 1 000 fois supérieures pour déclencher un érythème similaire. La réponse érythémale aux UVB est majorée par l’irradiation concomitante aux UVA.(21)

De la violence du coup de soleil dépendra la rapidité d'apparition de l'érythème. Celui-ci apparaîtra quelques heures après l'exposition aux UV et culminera à la 24-36eme heure pour disparaître au 3eme jour, remplacé par une pigmentation nette. L'érythème peut se prolonger pendant plus d'une semaine. Selon l'importance des surfaces endommagées et de la dose reçue, des signes généraux (fièvre, céphalées, vomissements) peuvent accompagner le coup de soleil. (18) (tab.2)

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Tab(2) : Classification de l’intensité des coups de soleil. (23) 1er degré 2e degré 3e degré 4e degré

Érythème rose rouge vif cyanique cyanique

Signes associés - - œdèmes, douleurs phlyctènes Signes généraux - - - fièvre 40 °C Délai d’apparition 6-24 h 2-12 h 2-6 h 6-12 h Durée 1-2 j 2-3 j 4j 4-6 j Desquamation - - + +++ Pigmentation - + Transitoire ++ 0

IV-1.4) Epaississement ou hyperplasie de l’épiderme :

En réaction à l'agression des UVB et après une inhibition initiale de la synthèse d’ADN épidermique survient une augmentation des mitoses kératinocytaires de la couche basale contribuant ainsi à un épaississement global de l'épiderme. La couche de Malpighi doublera d'épaisseur et le nombre de strates de la couche cornée augmentera également. C'est ainsi qu'après irradiations répétées, pourvu qu'il n'y ait pas de phlyctène, l'épaisseur de l'épiderme sera pratiquement doublée, soustrayant ainsi la couche basale à l'action des UVB. Une certaine photoprotection est donc procurée dont l’importance dépend également des néo-mélanines synthétisées .En l’absence de nouvelles

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irradiations, la desquamation permet le retour progressif de l'épiderme épaissi vers la normale (en 5semaines). (24)

Les UVA longs (340-400 nm), peu absorbés par l’épiderme, n'induisent pas d'épaississement de l'épiderme et, par conséquent, pratiquement pas de desquamation. (20)

IV-2) Effets à long terme :

Ils sont dose dépendants, cumulatifs au fil des années, fonction de la dose totale de photons reçue et de la qualité de la photoprotection naturelle de l’individu. Ils comprennent le vieillissement cutané photo-induit ou héliodermie UVA dépendant et la photocarcinogenèse (carcinomes cutanés : épithélioma basocellulaire et épithélioma spinocellulaire d’une part, mélanome malin d’autre part). Jusqu’à ces dernières années, nous considérions que le spectre de la carcinogenèse était superposable à celui de l’érythème et donc situé dans l’UVB. Les données actuelles sont différentes, impliquant les UVA pour un tiers dans la survenue des cancers cutanés , particulièrement les UVA1 ou UVA longs (340-400 nm).

IV-2.1) Vieillissement cutané photo-induit :

Le vieillissement cutané est un processus progressif dans lequel interviennent des facteurs génétiques et des facteurs environnementaux. On distingue ainsi le vieillissement intrinsèque ou chronologique, qui correspond aux modifications inévitables liées à l’âge qui affectent la peau comme les autres

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organes, et le vieillissement extrinsèque qui est lié aux facteurs de l’environnement.

Le terme de vieillissement cutané photoinduit ou actinique ou encore héliodermie correspond à des modifications cliniques, histologiques et fonctionnelles caractéristiques liées aux expositions solaires chroniques et siégeant donc sur les zones photoexposées. Mêmes si les tumeurs cutanées, bénignes et malignes, sont plus fréquentes au niveau de la peau photoexposée, les lésions précancéreuses et cancéreuses sont exclues de la définition de l’héliodermie. En fait, au niveau des zones photoexposées les deux processus, déterminisme génétique et facteurs extrinsèques, surviennent simultanément et se superposent. (25)

Le vieillissement photo-induit est devenu depuis quelques décennies une préoccupation importante dans nos sociétés du fait de sa fréquence liée au vieillissement de la population et à l’augmentation des expositions solaires dans le cadre des activités récréatives et sportives en plein air, mais aussi de l’exposition aux ultraviolets artificiels. Il est ainsi estimé que 80 % du vieillissement du tégument facial serait attribuable à l’exposition solaire. Héliodermie et photocarcinogenèse ont en commun certaines modifications moléculaires et cellulaires liées à l’irradiation solaire et partagent ainsi des voies de recherche. (26,27)

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IV-2.1.1) Descriptions cliniques :

Les manifestations cliniques caractérisant le vieillissement photo-induit siègent essentiellement au niveau du visage, du dos des mains et des avant-bras, et ont été rapportées dès le XIXe siècle chez les paysans et les marins par Unna et Dubreuil. La distinction entre vieillissement photo-induit et vieillissement intrinsèque a été proposée en 1969 par Kligman. Les manifestations cliniques caractérisant l’héliodermie dépendent de l’âge du sujet, de l’importance de l’ensoleillement reçu et de son phototype. Ainsi, chez les patients de phototype clair (phototype II ou III) la peau apparaît plutôt érythémateuse, est parcourue de télangiectasies et est parsemée d’éphélides (en particulier au niveau du visage) (Fig.8). Au contraire, chez des patients de phototype plus mat (phototype IV) la peau prend un aspect jaunâtre dit citrin, est épaissie et peut prendre une apparence cuirassée. (25) (Fig. 9).

Fig.8

:

patiente de phototype III, aspect citrin avec.

rides. (25)

Il existe très souvent des troubles de la pigmentation qui se traduisent par l’apparition de taches hyper- et hypopigmentées : éphélides, lentigos, hypomélanose en gouttes sur les membres sont fréquemment

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observés(Fig.10). Une hyperplasie sébacée constituée de papules jaunes, molles, ombiliquées en leur centre, peut apparaître sur le visage et le décolleté. Des lésions purpuriques et des pseudocicatrices stellaires dépigmentées peuvent également apparaître à la suite de traumatismes minimes, en particulier au niveau des avant-bras. (28)

Certains aspects cliniques classiques sont particulièrement démonstratifs de l’importance de l’atteinte dermique : (29)

• la nuque rhomboïdale de Jadassohn, nuque cuirassée parcourue de rides profondes, enchâssées dans une peau citrine et dessinant des quadrilatères réguliers (Fig. 11).

• l’élastoïdose à kystes et comédons de Favre et Racouchot, par atteinte des follicules pilosébacés, qui siège au niveau des régions temporomalaires, sur le pourtour des yeux et sur les joues (Fig.12).

• l’érythrosis interfollicularis coli de Leder, petites papules des faces latérales du cou, délimitées par un entrecroisement de sillons sur un fond télangiectasique, qui donnent un aspect de « peau de poulet déplumé » (Fig. 13)

• la peau citréine de Milian, dont la couleur jaune-citron est secondaire à l’accumulation de matériel élastotique dans le derme.

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Fig.10 : Hypomélanose en gouttes des membres inférieurs. (25) Fig.11 : Nuque rhomboïdale de Jadasshon. (25)

Fig.12 : Élastoïdose à kystes et comédons de Favre et Racouchot. (25)

Fig.13 : Érythrosis interfollicularis coli de Leder. (25)

L’ensemble de ces lésions reflètent les altérations dermoépidermiques liées à l’exposition solaire chronique mais varient considérablement d’un sujet à un autre, même pour des personnes de même âge et de même phototype, témoignant d’un terrain génétique plus ou moins prédisposant à la survenue d’une héliodermie et de l’importance de facteurs délétères coexistants, en particulier dutabagisme.(29,30)

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IV -2.1.2) Aspects anatomopathologiques :

Les modifications histologiques liées à l’héliodermie concernent l’épiderme et le derme mais c’est le tissu conjonctif dermique et ses cellules qui sont la cible préférentielle du rayonnement solaire. Les UVA, qui pénètrent profondément dans ce tissu, participent de façon majoritaire à la constitution de ces lésions.

(31 ,32)

Altération de l épiderme :

Si la couche cornée est discrètement épaissie, l’épiderme sous-jacent peut être d’épaisseur normale, hyperplasique ou atrophique (par diminution de l’épidermopoïèse). Les kératinocytes peuvent être dysplasiques, présentant des atypies nucléaires et des signes de maturation désordonnée (dyskératose, parakératose). Les mélanocytes sont irrégulièrement répartis le long de la membrane basale. Leur taille, leur dendricité et la disposition des mélanosomes sont souvent anormales, témoin de perturbations de leurs fonctions de mélanisation. La densité mélanocytaire est pratiquement doublée dans les zones photo-exposées, ce qui peut expliquer la survenue de lentigos séniles en peau insolée. (31)

Le nombre et l’activité fonctionnelle des cellules de Langerhans sont diminués dans la peau chroniquement insolée des personnes âgées. Cette perte importante, de l’ordre de 50%, peut expliquer la diminution des réactions d’hypersensibilité retardée et surtout l’émergence de clones cellulaires malins à l’origine des cancers cutanés par immunodépression photo-induite. (33)

~ 28 ~

Altération de la jonction dermo-épidermique :

La membrane basale est épaissie et la jonction dermo-épidermique est aplatie, avec disparition des papilles épidermiques. (34)

Altérations du derme :

Les dommages les plus importants regroupent la dégénérescence des fibres de collagène et l’accumulation de dépôts excessifs de matériel élastique anormal et de protéoglycanes et glycosaminoglycanes. La profondeur et la sévérité de ces altérations dépendent de l’âge, du phototype et du passé d’ensoleillement de la personne, et témoignent ainsi du degré du vieillissement photo-induit. L’altération histologique caractéristique de l’héliodermie est représentée par l’élastose solaire, qui correspond à l’accumulation de tissu élastique dystrophique (Fig.14,15). Le matériel élastotique comprend une matrice élastique à laquelle sont associées différentes protéines telles que la desmosine, la fibrilline, le versican et l’acide hyaluronique. La dégénérescence élacéinique siège initialement dans le derme papillaire, puis va s’étendre dans le derme réticulaire moyen et profond. Les fibres élastiques apparaissent nombreuses, épaisses, fragmentées et s’enchevêtrent pour former des mottes de matériel amorphe et granuleux responsables de l’aspect citrin de la peau. En microscopie électronique, ces fibres élastiques dystrophiques sont finement granuleuses et présentent des zones microfibrillaires denses aux électrons, irrégulières, lobulaires ou multilobulaires, leur conférant un aspect tigré (Fig. 16,17). Le rapport desmosine/hydroxyproline est approximativement quatre

~ 29 ~

fois supérieur dans la peau exposée comparativement à la peau non photoexposée. Des techniques d’hybridation in situ et de microscopie confocale ont permis de montrer que les microfibrilles riches en fibrilline sont significativement réduites au niveau du derme papillaire et en particulier sous la jonction dermoépidermique au niveau de la zone dite de reconstruction appelée « grenz zone »

Fig.14 : Peau insolée. Élastose solaire du derme papillaire fig.15: Peau non insolée. Coloration à l’orcéine mettant

et réticulaire, formant des mottes éosinophiles (coloration orcéine). (25) en évidence les lames élastiques du derme

réticulaire et le réseauélastique plus superficiel. (25)

Fig.16 : Microscopie électronique d’une fibre élastique Fig.17 : Microscopie électronique d’une fibre élastique normale (matrice homogène). (25)

dystrophique (aspect « mité » de la matrice). (25)

Le derme est normalement constitué d’environ 85-90 % de collagène de type I et de 10-15 % de collagène de type III qui sont synthétisé par les fibroblastes sous la forme de polypeptides appelés procollagènes qui vont être clivés par des protéases spécifiques. Associée à la dégénérescence élacéinique, il existe en peau photoexposée une dégénérescence basophile des fibres collagènes

~ 30 ~

avec en microscopie électronique une diminution de leur densité et de leur striation. Les fibres collagènes matures insolubles, et en particulier le collagène de type I, sont significativement diminuées dans le derme papillaire, en particulier au niveau de la zone dite de reconstruction. Le collagène de type VII, correspondant aux fibrilles d’ancrage participant à la stabilisation de la jonction dermoépidermique, est également réduit .

Il existe par ailleurs, au niveau de la peau photoexposée, une élévation des teneurs en macromolécules, protéoglycanes (chondroïte sulfate, dermatane sulfate, héparine sulfate) et glycosaminoglycanes (acide hyaluronique) (GAGs). Leur déposition quasi exclusive sur les masses élastotiques du derme superficiel et la mise en évidence d’altérations de leur taille et de leur structure pourraient expliquer que les GAGs des zones photoexposées n’assurent pas leur fonction d’hydratation normale conduisant à l’aspect sec et rugueux de la peauchroniquement photoexposée. L’infiltrat inflammatoire dermique, qui est abondant aux premiers stades de l’héliodermie (surtout sur le visage), tend à disparaître dans les lésions évoluées. Les études peu nombreuses concernant le nombre de mastocytes sont contradictoires. Les altérations vasculaires comprennent un épaississement des parois capillaires avec un aspect de duplication de leur membrane basale, dans les lésions modérées. Dans les lésions plus évoluées, les capillaires sont raréfiés, en particulier autour des annexes pilosébacées, et les parois sont amincies présentant des dilatations focales. Il a également été noté en peau photoexposée, une diminution du nombre de glandes sudorales et une hyperplasie des glandes sébacées avec une diminution de leur excrétion. (35, 36,37)

~ 31 ~

IV-2.1.3) : Effets des radiations naturelles dans la genèse de l

héliodermie :

Les études animales ont montré que les ultraviolets B et les ultraviolets A contribuent aux dommages à l’origine du vieillissement cutané et en particulier aux lésions d’élastose solaire.

Le rayonnement ultraviolet, par des phénomènes de photosensibilisation endogène, entraîne un stress oxydatif par une production excessive d’ERO dans toutes les cellules cutanées et au niveau de la matrice extra-cellulaire du derme. Cette production excessive dépasse les capacités des systèmes de défense antioxydante endogène conduisant à un stress oxydant intense. Aujourd’hui que ce stress oxydatif, et en particulier celui induit par les ultraviolets A (320-400 nm), suspecté joue un rôle essentiel dans la pathogénie de l’héliodermie. Les ERO induisent en effet une peroxydation des lipides des membranes cellulaires, des dommages à l’ADN et des altérations des protéines modifiant leurs capacités fonctionnelles. Les ERO activent ainsi différentes voies de signalisation cellulaire en rapport avec la croissance, la différenciation des cellules cutanées et la dégradation du tissu conjonctif. En particulier, les ERO entraînent l’expression et la sécrétion de métalloprotéinases matricielles qui interviennent dans la dégradation de différents composants de la matrice extracellulaire dermique, expliquant les anomalies morphologiques du collagène et des fibres élastiques qui caractérisent histologiquement l’héliodermie. (38,39)

~ 32 ~

Le stress oxydatif et les métalloprotéinases jouent un rôle également dans le vieillissement cutané induit par le tabac. Par ailleurs d’autres travaux ont montré que le stress oxydatif peut induire des mutations de l’ADN mitochondrial et intervenir dans le raccourcissement des télomères, deux mécanismes également proposés comme facteurs impliqués dans les processus du vieillissement normal et de l’héliodermie. Toutes ces données soulignent l’importance qui est aujourd’hui donnée au stress oxydant photo-induit dans les processus de vieillissement. (39)

IV-2.2) Cancers cutanés photo-induit :

Les cancers cutanés épithéliaux ou carcinomes cutanés sont les plus fréquents des cancers humains en général et des cancers cutanés en particulier. Leur incidence augmente régulièrement du fait de l’allongement de la durée de vie et des habitudes comportementales, en particulier l’exposition solaire répétée. Ils représentent plus du tiers de l’ensemble des cancers aux Etats-Unis (soit environ 600 000 cas annuels),En France, 80 000 personnes seraient concernées par le carcinome. En Europe, que bien que la population des 25 pays de l’Union Européenne resterait constante entre 2000 et 2015, une augmentation de 22 % des carcinomes chez les sujets âgés de plus de 65 ans et de 50 % chez ceux de plus de 80 ans est attendue. (40)

Si la grande majorité des carcinomes cutanés sont de bon pronostic, leur caractère récidivant et multiple et le fait qu’ils touchent davantage une population âgée donc fragile font qu’ils représentent encore un grave

~ 33 ~

problème de santé publique. Depuis plusieurs dizaines d’années, il est universellement reconnu que les cancers cutanés sont induits par les radiations lumineuses, d’origine solaire ou provenant de sources artificielles, sur des arguments épidémiologiques et expérimentaux. (40)

On distingue trois grands types de carcinomes cutanés : (41,42)

 Les carcinomes basocellulaires (CBC), (Fig.18)

Les plus fréquents (2/3 des carcinomes cutanés chez le sujet immunocompétent) sont des tumeurs d’évolution lente, essentiellement locale ils siègent avec prédilection sur la peau des régions découvertes : tête et cou (90%), qui ne métastasent pour ainsi dire jamais. ils doivent être détruits (par exérèse chirurgicale ou radiothérapie), car ils deviennent insidieusement infiltrants et peuvent être source de délabrements locaux.

 Les carcinomes spinocellulaires ou épidermoïdes (CE) : (Fig.19)

Ont une évolution locale beaucoup plus agressive et peuvent métastaser. Ils représentent 1/3 des carcinomes cutanés. Ils surviennent sur des lésions préexistantes (kératoses actiniques, leucoplasies des lèvres) et siègent essentiellement sur les régions découvertes.

 Les carcinomes annexiels :

Issus des annexes épithéliales, pilo-sébacées et sudorales, rares (1 p. 100), mais agressifs et susceptibles de métastaser.

~ 34 ~

Fig.18 : carcinome basocellulaire (43) Fig.19 : carcinome spinocellulaire (43)

Le rôle carcinogène des UV explique la plus grande fréquence des carcinomes cutanés :

- sur les régions exposées à la lumière (visage) - chez les sujets à peau claire (roux, blonds) - travaillant à l'air libre (marins, agriculteurs)

- vivant dans des régions très ensoleillées (les peaux noires sont protégées par leur pigmentation mélanique)

- chez les sujets ayant reçu de fortes doses d'UV artificiels.

Jusqu’à ces dernières années, le spectre de la carcinogenèse était considéré superposable à celui de l’érythème et donc situé dans l’UVB. Les données actuelles sont différentes, impliquant les UVA pour un tiers dans la survenue des cancers cutanés [9], particulièrement les UVA1 ou UVA longs (340-400 nm).

~ 35 ~

Les UVA1 ont un rendement carcinogène dix fois supérieur à leur rendement érythémateux. (40)

IV-2.2.2) Mélanome malin :

Les mélanomes sont des tumeurs malignes développées aux dépends des mélanocytes (mélanocytes atypiques), les cellules qui fabriquent le pigment de la peau. Le terme nævus désigne toute hyperplasie des mélanocytes, circonscrite et bénigne dans la peau. (42)

Ces tumeurs mélanocytaires sont à distinguer des mélanoses circonscrites qui sont de simples pigmentations liées à un hyperfonctionnement des mélanocytes, comme les taches café au lait, et les éphélides du sujet roux. Et des tumeurs épithéliales non mélanocytaires pigmentées bénignes (kératoses séborrhéïques) ou malignes (carcinomes basocellulaires). (fig.20, 21, 22,23) Le mélanome malin, bien qu’il soit beaucoup moins fréquent que les cancers cités précédemment, est la principale cause de décès par cancer cutané et sera souvent mieux notifié et diagnostiqué avec précision que les autres cancers cutanés. Depuis le début des années 70 du siècle passé, l’incidence du mélanome malin a progressé de manière importante, de 4 % en moyenne chaque année aux Etats-Unis d’Amérique par exemple. (44,45)

En 2000, une étude de l’Institut de veille sanitaire (InVS) a estimé à 7 231 le nombre de nouveaux cas de mélanomes cutanés apparus au cours de l’année en France, dont 42 % chez l’homme et 58 % chez la femme. Le mélanome

~ 36 ~

cutané responsable en 2000 de 1 364 décès dont 704 chez l’homme (52 %), 47 % survenant avant l’âge de 65 ans.

Le mélanome est une des tumeurs dont l’incidence augmente le plus : en France, entre 1978 et 2000, elle a progressé chaque année chez l’homme de 5,9 % et la mortalité de 2,9 % ; chez la femme, l’augmentation est de 4,3 % par an et la mortalité de 2,2 %. Ainsi un homme né en 1953 a dix fois plus de risque d’être atteint d’un mélanome cutané qu’un homme né en 1913 alors que le facteur est de six pour la femme. Cette tumeur maligne est en progression constante. (41)

Dans la plupart des cas, le mélanome apparaît en peau saine sous forme d'une tache pigmentée, ressemblant à un grain de beauté mais s'en différenciant par l'irrégularité des contours (lésion asymétrique), la polychromie (zones brunes, violines, rosées ou bleutées) et l'irrégularité de la surface. Plus rarement (25% des cas environ) le mélanome est une dégénérescence d'un grain de beauté dont les contours, la couleur et l'aspect se modifient. Du fait de son extrême gravité, le mélanome est un problème de santé publique et il est dès lors essentiel de savoir si l'exposition aux rayons ultraviolets augmente le risque de mélanome. (44,45)

~ 37 ~

Fig.20 : mélanome malin avec extension Fig.21 : mélanome malin au niveau du visage. (46) nodulaire. (46)

Fig.22 : mélanome nodulaire au niveau fig.23 : mélanome acral (pied). (46) de la joue. (46)

IV-2.2.3) Rôle des UV dans l induction du mélanome :

Le rôle des ultraviolets de courte longueur d'ondes (UVB : 290-320 nm), responsables du coup de soleil, est suggéré sur des arguments indirects : (47,

48,49)

- Augmentation d'incidence du mélanome avec la diminution de la latitude (corrélée à l'augmentation des UVB).

- Taux élevé de mélanome chez les sujets porteurs d'un déficit pour les processus de réparation des dommages de l'ADN induits par les UVB.

~ 38 ~

- Augmentation d'incidence du mélanome en Scandinavie, par rapport à l'Europe du sud, qui pourrait s'expliquer par une différence de phototype des individus alors que l'irradiance UVA est équivalente, par des "habitudes culturelles" : de nombreux scandinaves pratiquent "la semaine aux Canaries" en hiver, d'où exposition brutale et intense car "il convient de montrer à l'entourage qu'on a effectué le voyage", pour nombre d'entre eux, être capable de bronzer est signe de bonne santé .

- Induction de mélanome chez un poisson tropical du genre Xiphophorus par irradiation UVA, dont l'efficacité carcinogène n'est que 10 fois inférieure, dans ce modèle expérimental, à celle des UVB.

- Doublement du risque de mélanome par l'exposition aux UV artificiels des lampes ou des bancs de "bronzage".

Si les carcinomes cutanés et l’héliodermie sont dose dépendants avec une expression prédominante sur les zones chroniquement exposées non protégées par les vêtements tels le visage et le dos des mains, la relation soleil-mélanome est plus complexe. De nombreuses études épidémiologiques ont examiné la relation exposition solaire-mélanome. Les principaux éléments sont :

– le rôle prépondérant des expositions brutales et intenses (à l’origine de brûlure) reçues dans la petite enfance et jusqu’à la puberté, voire l’âge de 20 ans, dans la survenue ultérieure du mélanome malin à l’âge adulte,Les études desmigrants, en Australie, ou en Nouvelle-Zélande montrent que le risque est plus élevé au sein de la population blanche et qu'il est multiplié par 3-4 lors

~ 39 ~

d'une migration pendant l'enfance. L'enfance est ainsi un âge crucial pour le risque futur de mélanomes.

- Certains facteurs ethniques accroissent le risque de mélanome : peau claire (les blancs font environ 100 fois plus de mélanomes que les noirs), difficulté à bronzer (facteur décisif), coup de soleil facile, éphélides photo-induites, cheveux blonds ou roux, yeux gris ou bleus.

- L'exposition solaire précoce favorise l'apparition de nævi mélanocytaires chez l'enfant. Il existe une corrélation significative entre la présence d'un grand nombre de nævi chez l'enfant et une surexposition solaire chronique (plus de 4 heures par jour) ou aiguë (antécédent de coup de soleil). Si la filiation directe entre nævus et mélanomes n'est pas clairement établie, l'association nævi mélanocytaires multiples / expositions solaires intermittentes est néanmoins synergique pour le risque de mélanome.

IV-2.2.4) Mécanisme de la photocarcinogenèse :

La photocarcinogenèse se définit comme l’ensemble des phénomènes aboutissant à la formation tumorale cutanée provoquée par les radiations lumineuses. Le processus de cancérisation est la conséquence des dommages induits par les UV, accumulés dans les cellules de l’épiderme. Chaque altération ayant échappé aux mécanismes de réparation exogènes et endogènes participe aux différentes étapes conduisant à la cancérisation. Ces processus s’étalent sur une ou deux décennies, procédant par étape, dont certaines ont une traduction clinique, d’autre n’ayant que des expressions détectables

~ 40 ~

histologiquement (dystrophie, dysplasie) ou biologiquement (mutation de gènes, apparition de néo-antigènes).

Si les effets mutagènes et cancérigènes des UVB sont connus de longue date, chez l’animal comme chez l’homme, les effets oncogènes des UVA ne sont reconnus que depuis quelques années, expliquant que le risque carcinogène des appareils de bronzage émetteurs de rayonnements UV est un sujet d’actualité, pouvant être considéré comme un problème de santé publique. Dans la genèse des cancers cutanés, les mécanismes d'action des photons UV sont imparfaitement connus et de toute manière complexes et intriqués. La photocarcinogenèse est un processus à étapes multiples, les UV pouvant intervenir, directement ou indirectement, à tous les niveaux : initiation - promotion - transformation. L'irradiation UV entraîne de nombreuses perturbations épidermiques, dont certaines sont fortement suspectes de participer à la photocarcinogenèse, notamment les altérations de l'ADN, la production de radicaux libres oxygénés et l'induction d'un déficit immunitaire. (fig.25)

Altérations de l'ADN :

L'ADN cellulaire est la cible privilégiée de l'agression par les rayons UV. Les acides nucléiques absorbent les radiations UVB, ce qui va créer directement des lésions spécifiques : dimères de pyrimidine (CC et TT) (fig.24), produits d'addition, cassure de brins. Ces photoproduits altèrent profondément l'expression du génome et sont plus ou moins rapidement réparés par des mécanismes complexes et pratiquement sans erreur. (50)

~ 41 ~

Fig.24 : formation de dimère de thymine après irradiation UV. (52)

Les proto-oncogènes sont des gènes normalement présents dans les cellules. Ils jouent un rôle central dans la régulation de la prolifération et de la différenciation dans le sens d’un message pro-mitotique. Les cancers peuvent résulter d’anomalies à leur niveau. En particulier, c-ras, c-fos et/ou c-erb sont fréquemment mutés dans les carcinomes cutanés.

Les UVA vont directement altérer l'ADN, mais, également indirectement, par l'intermédiaire des espèces réactives de l'oxygène, responsables de ruptures de chaîne, de pontages protéines-nucléobases et de lésions oxydatives des bases. Ces lésions sont réparées avec de fréquentes erreurs.

Les dommages persistants (non réparés) de l'ADN peuvent être responsables de mutations qui vont altérer profondément le fonctionnement des gènes. Le lien entre ces dommages UV induits dans l'ADN d'une part, et la mutation des oncogènes (Nras) et des gènes suppresseurs de tumeurs d'autre part, est bien établi. En particulier, le gène p53 et son produit, la protéine p53, jouent un rôle régulateur majeur. Les UV à faible dose stimulent la production de la protéine p53, ce qui bloque la phase de multiplication cellulaire permettant la

~ 42 ~

réparation de l’ADN altéré par la présence de dimères de pyrimidine. Si les lésions du génome sont trop importantes, la mort cellulaire survient par apoptose.

Elle est reconnue en histologie par la présence de cellules photo-dyskératosiques. Lorsqu’une mutation photo-induite survient au niveau d’un anti-oncogène p53, la protéine p53 mutée qui en résulte est non fonctionnelle. Le premier pas de la cancérogenèse est alors franchi. La kératose actinique en est un exemple. On y retrouve souvent un gène p53+ normal, dit sauvage, et un gène muté p53-. Si une seconde mutation survient, une cellule p53 +/- peut devenir p53 -/-. La lésion initiale évolue alors vers un cancer cutané avec l’appui de l’amplification des proto-oncogènes. (50,51)

Radicaux libres :

La génération de radicaux libres oxygénés lors d'une exposition solaire aux UV est largement démontrée et leur production excessive a une action délétère avec pour cible les protéines, l'ADN et les lipides membranaires (peroxydation lipidique). Les conséquences de cette production de radicaux libres sont multiples : ruptures membranaires, inactivation de récepteurs, relargage de produits de peroxydation qui sont considérés comme mutagènes et cytotoxiques, libération de médiateurs de l'inflammation via l'acide arachidonique. Le rôle des radicaux libres, largement impliqués dans l'héliodermie, paraît également important dans la photocarcinogenèse. L'atteinte des acides nucléiques et des enzymes de réparation de l'ADN peut induire des perturbations de la différenciation cellulaire et du comportement cellulaire. De plus, outre l'agression de l'ADN pouvant intervenir à la phase

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d'initiation et de promotion, les radicaux libres interviennent probablement dans l'immunosuppression photo-induite et sur l'activité ornithine-décarboxylase. La production des radicaux libres oxygénés peut être déclenchée tant par les radiations UVB que UVA, les études sur modèles cellulaires l'ont clairement démontré. Elle implique l'intervention de photosensibilisateurs endogènes variés, notamment la phaeomélanine qui, contrairement à l'eumélanine, pourrait être impliquée dans de telles réactions, expliquant le risque particulier de carcinome chez les sujets blonds ou roux. (1,53)

Immunosuppression :

Les défenses immunitaires cutanées assurent une protection contre les agressions externes (bactéries, champignons, virus…). Ces défenses sont profondément altérées pour de faibles doses UVB et UVA (en dessous de l'érythème) Les UVB diminuent le nombre de cellules de Langerhans et réduisent leur capacité de présentation des antigènes aux lymphocytes T. (54) Les radiations UV ont une action inhibitrice sur le système immunitaire en induisant la suppression de l’hypersensibilité retardée (HSR) et la tolérance des cancers cutanés photo-induits. Par ailleurs, l’exposition aux UV induit la libération de différentes cytokines (interleukine 10, TNF, prostaglandines…) intervenant dans la photo-immunosuppression. l’acide cis-urocanique absorbe les UVB et s’isomérise en acide trans-urocanique aux propriétés immunosuppressives. Cette dépression est réversible et sa restauration nécessite 3 semaines environ. Ce phénomène n'est reconnu que depuis quelques années, et permet de comprendre un certain nombre de pathologies

~ 44 ~

estivales (herpès, pityriasis versicolor, impétigo, etc.). La tolérance cutanée intervient également dans la promotion tumorale à long terme. (54, 55)

Cet effet immunosuppresseur est à l’origine de l’utilisation des UV en thérapeutique selon la technique de la photothérapie. Chez la souris, la greffe de tumeurs induites par des expositions UVB, à des animaux receveurs normaux syngéniques est rejetée mais la greffe de ces tumeurs à des animaux syngéniques prétraités par des UVB à doses infracancérigènes se développe. Ces constatations sont en faveur du rôle des UV dans la carcinogenèse cutanée(54).

Activité de l’ODC :

Un autre mécanisme de la photocarcinogenèse implique l’ornithine décarboxylase (ODC). C’est une enzyme participant à la biosynthèse des polyamines putrescine, spermine et spermidine. L’activité de l’ODC est augmentée lors de la prolifération cellulaire ou tissulaire. Elle est également accrue après une irradiation par les UVB de manière dose-dépendante alors qu’elle n’est pas modifiée après une irradiation UVA. Elle est détectable 2 h après l’irradiation, devient maximale après 28 h et diminue 48 h après l’irradiation. L’ODC agit au moment de la promotion et au cours de la progression néoplasique. Son activité peut être freinée par l’application d’anti-inflammatoires stéroïdiens ou non stéroïdiens, ainsi que par des inhibiteurs de la synthèse des protéines et de l’ARN. L’apparition des tumeurs induites par UVB pourrait être combattue par application d’indométhacine ou d’acétonide de triamcinolone qui inhibent l’induction d’activité de l’ODC. (56,57)

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~ 46 ~

V)

Effet biologique des radiations solaires sur l œil :

Chez l’adulte, tous les rayons UV-C et la plupart des rayons UV-B sont absorbés par la cornée de l’œil. Les rayons UV-A traversent la cornée et sont absorbés par le cristallin. Les rayons visibles et des rayons infrarouges atteignent la rétine (fig.26). La transmission des milieux oculaires change tout au long de la vie : l’œil du nouveau né et de l’enfant est particulièrement vulnérable aux UV avec une fenêtre étroite de transmission vers 320 nm qui se ferme vers l’âge de 10 ans. La transmission de la lumière bleue (400-500 nm) passe également de 60-80% chez l’enfant à 20% au delà de 60 ans. Il est donc important de protéger les yeux dès le plus jeune âge. (59)

Fig.26 (17)

V-1) Les risques aigu des UV et de la lumière visible sur l’oïl : V-1-1) La photokérato conjonctivite aiguë : (fig.27)

Elle fait suite à une exposition à la lumière solaire (en particulier après réflexion du rayonnement solaire sur la neige le sable ou le ciment) ou à une lumière artificielle telle que celle des arcs à souder, de lampes pulsées haute pression.

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Les symptômes du « coup d'arc » ou de l’ «ophtalmie des neiges » sont caractérisés par larmoiement rougeur et douleur intense des yeux, une difficulté à les tenir ouvert en présence de lumière (photophobie) et une sensation d'avoir du sable dans les yeux. Quelques secondes d'exposition à un rayonnement UV intense suffisent pour provoquer ces lésions mais la photo kératite est caractérisée par une période de latence qui varie de manière inverse à la gravité de l’exposition. Cette période varie habituellement de 6 à 12 heures. Le sujet est alors invalide visuellement pendant 6 à 24 heures et la guérison s'ensuit généralement 48 heures plus tard. A la différence de la peau, l’appareil visuel ne développe pas de tolérance à l’exposition réitérée aux UV(59,60).

V-1-2) La rétinopathie solaire aiguë :

Dans les études animales, les dégâts infligés à la rétine par les UVA ont été bien démontrés L’altération porte sur les photos récepteurs alors que l’exposition à une lumière bleue lèse plutôt l’épithélium pigmentaire. La rétine serait six fois plus sensible aux radiations UV qu’aux radiations visibles comme le bleu. La rétinopathie solaire aiguë survient après l’observation du soleil (observation des éclipses) ou après une exposition solaire prolongée à la lumière sans protection oculaire. Les sources de lumières artificielles intenses comme les arcs à souder, certains microscopes opératoires, peuvent également endommager la rétine. (59,60)

Les radiations UV peuvent, à long terme, entraîner d’autres lésions chez certains sujets .

~ 48 ~

V-2) Les risques chroniques des UV sur l œil : V-2-1) Les cataractes : (fig.28)

Le cristallin est une lentille biconvexe, avasculaire, incolore. La cataracte correspond à l’opacification du cristallin par modification de sa composition avec élévation du contenu et eau et surtout dénaturation des protéines constitutives. L’apparition de cataractes peut être directement liée à l’exposition UV. Elles ont en particulier montré une prévalence élevée des cataractes dans les régions où l’irradiation en UV est importante. Les études faites sur les modèles animaux et in vivo ont par ailleurs permis d’établir une relation indiscutable entre l’exposition aux UV et l’apparition de cataractes. Le mécanisme de survenue est probablement lié à la photo oxydation d’amino acides aromatiques dont le tryptophane. Les implications de la cataracte UV induite sont importantes à la fois en termes de cécité mais aussi de nombre d’intervention pratiquées. (17,61)

V-2-2) La dégénérescence maculaire liée à l'âge ou D.M.L.A. :

Cette maladie fréquente frappe actuellement les personnes âgées, rétine entraîne une cécité partielle mais quasi incurable par amputation centrale du champ visuel. L’exposition répétée aux UV pourrait conduire à la DMLA.

La DMLA est une dégénérescence des photorécepteurs et de l’épithélium pigmentaire. Une forme dite exsudative est caractérisée, en outre, par la croissance de vaisseaux issus des capillaires choroïdiens. Les espèces réactives de l’oxygène (ERO) sont produites au niveau maculaire en grandes quantités

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sous l’action des rayonnements UV et bleu (390-440 nm) lors de la conversion du rayonnement en signal électrique destiné au nerf optique. Il a été montré que Le taux des caroténoïdes, dont on connaît le rôle antioxydant et dans la vision, était abaissé. (17,61)

~ 50 ~

Chapitre II :

Photoprotection

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PARTIE II : Photoprotection

La photoprotection regroupe divers moyens capables de s’opposer aux dommages cutanés provoqués par les radiations solaires. Les mécanismes physiologiques de la photoprotection naturelle répondent à cet objectif, mais sont insuffisants pour protéger une peau normale mais surexposée ou une peau anormalement photosensible. Ils doivent alors être confortés par une photoprotection artificielle externe ou interne.

I) Photoprotection naturelle :

Elle est représentée par l’ensemble des systèmes ou structures cutanés permettant de s’opposer aux effets biologiques cutanés des radiations ultraviolettes.

I.1) Couche cornée :

L’hyperkératinisation UV-induite est un moyen de photoprotection naturelle.les kératinocytes prolifèrent au niveau de la lame basale et migrent vers les couches supérieures de l épiderme en quatre semaine d environ, au cours de cette période les kératinocytes subissent une évolution morphologique, et notamment le processus de kératinisation. Ils forment des filment de kératine : une substance composée de d acides aminés soufrés, puis meurent et laissent place a une masse compact de kératine, qui s accumulent et forme la couche cornée de l épiderme, une barrière protectrice contre les agressions chimique et mécanique. (2,20)

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Les kératines agissent par trois mécanismes : la réflexion, la diffraction et l’absorption des UV inférieurs à 300 nm. Ce mécanisme est limité, multipliant seulement la dose érythémateuse minimale (DEM : plus petite dose de lumière solaire capable d’induire un érythème net à 24 h de toute la surface cutanée irradiée) par un facteur de 3 à 4.

I.2) Système pigmentaire

Le nombre de mélanocytes étant sensiblement identique chez tous les individus, la différence de couleur s'explique par la qualité et la quantité de pigments que ces cellules produisent. Selon la manière dont la mélanine s'oxyde, on peut distinguer deux types de mélanine : la phémélanine, rouge – jaune, et l’eumélanine noirâtre. (20)

L'eumélanine : c'est elle qui assure la réelle protection. Elle est présente en très grande quantité dans les larges mélanosomes des individus à la peau mate ou foncée.

La phémélanine : est caractéristique des personnes à carnation rousse, c'est à

dire à la peau blanche, dont les mélanosomes sont relativement petits. Ainsi, un mélanocyte d'une personne noire contient 8 à 10 fois plus de mélanosomes qu'un sujet blanc.

On peut distinguer deux types de personne selon leur genotype :

Les melanocompromis : à la peau et aux cheveux clairs, et par consequent plus

sensibles aux rayonnement solaire.