1- La composition du cheveu

Avant de parler de la coloration des cheveux, ses principes, ainsi que ses effets, nous allons tout d'abord étudier qu'est-ce qu'un cheveu, comment se forme-t-il, et ses composantes.

  • A/ La formation du cheveu

Le cheveu est un poil  très particulier, ayant pour fonction essentielle de protéger la tête. Il est très solide et est formé d'une protéine fibreuse, la kératine.

Le cheveu est composé de 2 parties:

    •    une invisible, appelée le follicule pileux, plus communément appelé la racine du cheveu, elle est la cavité dans laquelle le poil prend naissance. Celui-ci est situé dans le derme qui contient à sa partie supérieure une glande, la glande sébacée qui produit du sébum. Le derme est situé en dessous de l'épiderme qui se trouve à la surface de la peau et étant composé de plusieurs couches de cellules appelées kéranocytes

  
Schéma représentant la structure du poil

Le follicule pileux est composé du bulbe, de la matrice et de la papille cutanée contenus dans un sac. La papille fabrique le bulbe qui tient fixé le cheveu, quand on arrache un cheveu, on arrache aussi son bulbe. Mais la papille, elle, reste collée dans le crâne, prête à être fécondée par le sang des vaisseaux qui l’irrigue pour reconstruire un nouveau bulbe.  Le poil se construit grâce au processus de kératinisation, c'est-à-dire par l'assemblage de cellules de kératine.


Schéma représentant le follicule pileux d'un cheveu


  •    une visible, appelée la tige, dont la couleur est variable selon les individus. Elle est composée de trois couches, emboîtées les unes dans les autres:
   -la moelle est situé au centre, elle forme un tunnel et ne possède pas une grande importance fonctionnelle;
   -le cortex, la partie la plus épaisse, est le véritable corps de la fibre capillaire. Elle est composée de molécules pigmentées: la mélanine étant responsable
 de la pigmentation du cheveu;
-la cuticule ou écorce forme une protection imperméable en enveloppant le cortex de couches de cellules disposées en écailles, c'est la couche la plus externe qui est constituée de cellules en forme d'écailles se superposant les unes aux autres, comme les tuiles d'un toit.


                 
                    

Schéma de la coupe d'un cheveu

 

 

Mais ce ne sont pas ces éléments qui permettent la pousse du cheveu mais le follicule pileux, dont nous avons parlé précédemment.

Chaque jour, nous perdons de 50 à 80 cheveux. Leur durée de vie est de 2 à 7 ans en moyenne. Le cheveu prend en faite naissance dans ce follicule pileux avant de croître par cycles successifs, et de tomber. Ainsi, s'enchaînent les phases anagène, catagène et télogène.

Le cheveu pousse donc selon un cycle plus ou moins précis, le cycle pilaire:

-La phase anagène est la phase de croissance du cheveu. C’est la partie la plus longue du cycle pilaire puisqu’elle dure de 2 à 5 ans. La très grande majorité des cheveux présents sur notre tête est donc en phase anagène.

-La phase catagène est une phase de repos pendant laquelle le cheveu cesse d’évoluer. Elle dure environ 3 semaines, ce qui est considérablement peu par rapport à la phase précédente.

-La phase télogène, c'est la fin de la production de la fibre. Le follicule pileux se rétracte alors à la surface du cuir chevelu et va aboutir après plusieurs mois à la mort et à l’expulsion du cheveu qui va laisser la place à un nouveau follicule en phase anagène. Ainsi, ces quelques semaines vont permettre au cheveu de se préparer à la phase de repos. Ce sont les cheveux en phase télogène que nous trouvons chaque jour sur notre brosse ou au fond du lavabo, mais que nous perdons aussi tout au long de la journée.

 


Schéma représentant le cycle pilaire d'un cheveu

Le cheveu contient au-delà de ses composants de base d'autres éléments qui suscitent notre intérêt: la kératine et la mélanine auxquelles nous allons nous intéresser. En coupant le cheveu dans le sens de la largeur, nous découvrons les cellules du cortex appelées cellules corticales. Ce sont de longues cellules unies par un ciment intercellulaire riche en lipides et protéines, associées aux kératines. La kératine est en effet la matière première du cheveu.


  •        B/  La Kératine

La kératine représente 97 % de la composition du cheveu. C'est une molécule de notre cheveu et contient deux acides aminés riches en soufre, la méthionine et la cystine. Cette dernière rend le cheveu plus solide que des fibres en aluminium, ou en nylon, de taille similaire. Ainsi un cheveu cassant en contient très peu. La kératine est produite par les kératinocytes qui sont les cellules constitutives du cheveu, situées dans la matrice, au niveau du follicule pileux. Ces cellules se divisent en cellules filles, pendant toute la phase anagène du cycle de vie d’un cheveu. Les molécules de kératine organisées en hélice, se situent dans les protofibrilles du cheveu. Les protofibrilles, arrangées en 11 éléments enroulés forment les microfibrilles, elles-même agglomérées constituent les macrofibrilles de kératine. 



Schéma de la composition du cheveu

Il existe deux types de kératines :

 La kératine alpha

 La kératine beta

Nous allons étudier essentiellement la kératine alpha car la kératine beta se trouve uniquement chez les reptiles et les oiseaux. La kératine alpha recouvre l'épiderme, c'est une suite d'acides aminés en forme d'hélice.

Cette protéine est une combinaison de 18 acides aminés, tels que la proline, la thréonine, la leucine ou encore l’arginine, la kératine est tout particulièrement riche en cystéine qui forment des ponts disulfures entre les molécules, conférant sa rigidité et sa résistance à l'ensemble.


Schéma de molécules de kératine

 

La kératine se forme grâce au stockage de cellules mortes qui remontent en continu vers le follicule pileux et créent la matière du cheveu. Une fois le cheveu constitué la kératine ne se régénère pas: c’est une «matière morte» qui s’épuise tout au long de la vie du cheveu.

 



Schéma d'une molécule de kératine

La kératine est insoluble dans l'eau et permet de protéger nos cheveux contre les agressions extérieures comme la pollution et les UV, mais elle confère également une imperméabilité au cheveu.


Après avoir analysé la molécule qui permet la résistance du cheveu, la kératine, nous allons étudié la molécule qui colore le cheveu, la mélanine.


  •       C) La Mélanine


La mélanine, est un pigment qui colore aussi bien la peau que les cheveux, elle est produite par les mélanocytes (cellules présentes dans la peau). ll existe 8 couleurs naturelles (les autres sont produites grâce à des quantités plus ou moins importantes de mélanine): noir (couleur la plus commune dans le monde), brun (la deuxième couleur la plus commune dans le monde), auburn, châtain, roux, blond, gris et pour finir blanc. Plus les quantités de mélanine sont présentes dans le cheveu et plus le cheveu sera foncé.

Il existe deux principales sortes de mélanine:

- les phéomélanines, responsables des couleurs d’une échelle allant du blond vers le roux, sont des molécules pouvant s’associer à d’autres molécules (les monomères).


Molécule de phéomélanine

- les eumélanines, donnent des teintes de couleurs allant du noir au rouge, sont des molécules composées de monomères reliées par des liaisons covalentes (amidon ou protéine), ce sont des polymères.


Molécule d'eumélanine

Les différents types de mélanine ont une composition chimique légèrement différente. Ces pigments sont formés par polymérisation de molécules synthétisées à partir de l’acide aminé tyrosine. Ce sont tout deux des molécules organiques car ces mélanines comportent majoritairement des atomes de carbones et d'hydrogène.



Synthèse simplifiée de la mélanine


La synthèse de la mélanine va nous permettre de comprendre de nombreuses choses au cours de notre travail puisque cette molécule a une structure dont la couleur peut être modifiée facilement.

En effet, les mélanines comportent de nombreuses liaisons doubles conjuguées. Nous savons que plus une molécule organique comporte de liaisons doubles conjuguées successives, plus celle-ci apparaîtra colorée. Le fait que les molécules de mélanine soient colorées viendrait donc de cette particularité ainsi que d'une autre spécificité. En effet, la présence de certains atomes ou groupes d'atomes dans une molécule organique influe sur le domaine de radiations qu'elle absorbe, donc sur sa couleur perçue. Parmi ces groupes d'atomes, on retrouve le groupe hydroxyle OH présent chez les deux types de molécules et le groupe amine NH2 présent uniquement chez la phéomélanine.

C'est le nombre de liaisons doubles conjuguées successives variable entre les deux types de molécules et la présence de certains groupes d'atomes qui fait que les deux types de mélanines, la phéomélanine et l'eumélanine ont une couleur différente. Cependant, la mélanine ne peut être modifiée que par une oxydation intense ou des solutions alcalines concentrées.


Schéma de structure chimique de l'eumélanine et de la phéomélanine


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