Cheveu, vieillissement et environnement : aspects fondamentaux

Hair, aging, and environment: fundamental aspects

* Correspondance. Adresse e-mail : crc-office@charite.de (U. Blume-Peytavi).

© 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

Annales de dermatologie et de vénéréologie (2009), 136, S25-S28

D’après la communication du Professeur U. Blume-Peytavi

Service de dermatologie et allergologie, Hôpital de la Charité, Berlin, Allemagne

RésuméLe stress oxydatif est déclenché par une multitude de facteurs intriqués environnemen-taux et endogènes comme les ultra-violets, les médicaments, le stress émotionnel, les polluants, le tabagisme, l’inflammation cutanée et périfolliculaire… Les radicaux libres oxygénés s’accumulent dans la cellule et en particulier au niveau des mitochondries. La cellule va alors mettre en jeu des mécanismes de défense contre ce stress oxydatif. Lorsque ces mécanismes sont défaillants, le stress oxydatif au niveau des follicules pileux va diminuer la phase anagène, déclencher prématurément la phase catagène, altérer les cellules endothéliales des microvaisseaux péribulbaires conduisant au vieillissement du follicule pileux et au blanchiment de la tige pilaire par altération des mélanocytes. La réduction du stress oxydatif par l’utilisation de molécule cytoprotectrices et antioxydan-tes comme la N-acéthyl cystéine semble être une solution thérapeutique prometteuse. © 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

SummaryOxidative stress is triggered by a multitude of interconnected environmental and en-dogenous factors such as exposure to ultraviolet rays, drugs, emotional stress, pol-lutants, smoking, cutaneous and perifollicular inflammation. Oxygen-derived free radicals accumulate in the cell, particularly in the mitochondria. The cell then sets off defense mechanisms against this oxidative stress. In the hair follicle, when these mechanisms are deficient, oxidative stress reduces the anagen phase, prematurely triggers the catagen phase, and alters the endothelial cells of the peribulbar micro-vessels, leading to aging of the hair follicle and whitening of the hair shaft through melanocyte alteration. Reducing oxidative stress with cytoprotective and antioxi-dating drugs such as N-acetylcysteine seems to be a promising therapeutic solution. © 2009 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

MOTS CLéSVieillissement ; Stress oxydant ; N-acéthyl-cystéine ; Follicule pileux

KEywORDSAgeing; Oxidative stress; N-acethyl-cysteine; Hair follicle

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Au niveau de la peau et des cheveux, il existe 2 mécanismes de vieillissement : un mécanisme intrinsèque de vieillisse-ment chronologique prédéterminé génétiquement et un mécanisme de vieillissement extrinsèque provoqué par les facteurs d’environnements (lumière, ultra-violets…). Ces mécanismes vont entraîner des modifications de la tige pilaire : réduction du diamètre, fragilisation, diminution de son élasticité, blanchiment. Ces modifications sont secondaires à des phénomènes d’apoptose, de troubles de la différentiation, de modifications du système pigmentaire et de la vascularisation. Pour le patient ces changements se traduisent par une réduction de la durée des phases de croissance des cheveux et une altération de la qualité des cheveux qui deviennent fins, courts, cassants et blancs.

Stress oxydatif et vieillissement

Le stress oxydatif est déclenché par une multitude de facteurs intriqués environnementaux et endogènes comme les ultra-violets, les médicaments, le stress émotionnel, les polluants, le tabagisme, l’inflammation cutanée et périfol-liculaire…Les radicaux libres oxygénés s’accumulent dans la cellule et en particulier au niveau des mitochondries. La cellule va alors mettre en jeu des mécanismes de défense contre ce stress oxydatif notamment par l’intermédiaire du système glutathion [1]. Il existe alors une balance entre le stress oxydatif et le système de défense redox de la cellule. Lorsque ce système est déséquilibré, si le stress oxydatif est trop important, des mécanismes d’apoptose (mort pro-grammée de la cellule) (Fig. 1) sont alors déclenchés pour détruire la cellule. Dans le cas contraire, les systèmes de défense l’emportent et la cellule survie.

Le système glutathion [2,3]

C’est le système de défense principal pour la protection cellulaire contre le stress oxydatif et toxique. Il permet d’éliminer les produits toxiques et les peroxydes de la cellule. Il se compose de 3 acides aminés : cystéine, glutamate et glycine. La cystéine a également un rôle de rétro-contrôle de la synthèse du système glutathion. Au niveau extracellulaire, la cystéine est oxydée en cystine et l’intégrité des mécanismes de transport de la cystine est alors fondamentale.

Effets des facteurs environnementaux sur le follicule pileux

Les facteurs environnementaux comme la pollution, les ultra-violets ou la fumée de cigarette vont provoquer des mutations, déclencher l’apoptose des kératinocytes, des mélanocytes et des cellules endothéliales et modifier le système immunitaire.Les UVA et les UVB agissent directement sur les kératino-cytes et les mélanocytes en diminuant le renouvellement cellulaire et en déclenchant les phénomènes d’apoptose. Ils agissent aussi indirectement en réduisant l’activité du système de défense glutathion dans les 2 types de cellu-les [4]. Sur un modèle de souris, il a été montré que les peroxydes lipidiques induisent l’apoptose des kératinocytes et sont responsables du déclenchement prématuré de la phase catagène du cycle pilaire [5].Le déclenchement prématuré de la phase catagène du cycle pilaire a également été démontré chez des souris qui avaient subi un stress émotionnel [6]. Les souris soumises à un stress sonore prolongé ont perdu leur pelage alors que les souris témoins non stressées n’avaient pas perdu

Figure 1. Le stress émotionnel inhibe la pousse des cheveux chez les souris par induction d’apoptose. Le stress empêche la croissance des cheveux chez la souris par induction du développement prématuré du catagène. Le stress induit l’apoptose des kératinocytes du follicule pileux dans la gaine folliculaire chez les souris C57 BL/6. D’après [6]. DP = papille dermique

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de poils. Il a donc été montré que le stress émotionnel modifie le cycle pilaire, en raccourcissant la phase ana-gène de croissance et en déclenchant prématurément la phase catagène de « mort » du poil (Fig. 2). Le stress

émotionnel provoque également la sécrétion de cytokines inflammatoires qui provoque une réaction inflammatoire péri-folliculaire. La plupart des ces effets liés au stress sur la croissance des poils peuvent être reproduits par injection de substance P [6]. A contrario, il est possible de prévenir les conséquences du stress sur les poils en utilisant des inhibiteurs de la substance P.

Effets du stress oxydatif sur le système pigmentaire

Le même type d’expérience a été réalisé avec l’hydroqui-none. Le stress oxydatif provoqué par l’hydroquinone, induit un stress oxydatif qui déclenche l’apoptose des mélanocytes et la dépigmentation des tiges pilaires [7]. Dans le follicule pileux vieillissant, les systèmes de protection anti-oxydants disparaissent progressivement (notamment le système Bcl-2). Or les mélanocytes de l’unité pigmentaire sont extrêmement sensibles au stress oxydatif. Ces observations permettent de proposer une hypothèse thérapeutique pour prévenir le blanchiment des cheveux, par administration de suppléments anti-oxydants (Fig. 3).

Figure 2. Le follicule pileux. Le follicule pileux type duvet et de type terminal disposent tous les deux d’un infundibulum avec des cellules de Langerhans, d’une glande sébacée et localisée dessous le « bulge » contenant les cellules souches pour les keratinocytes et les mélanocytes.

Figure 3. Le stress oxydatif induit l’apoptose des mélanocytes dans l‘unité pigmentaire. D’après [7]. hs : tige pilaire ; es : structure épithéliale ; dp : papille dermique ; cts : tissu conjonctif ; irs : gaine épithéliale interne ; ors : gaine épithéliale externe ; pu : unité pigmentaire ; m : mélanocyte ; bm : membrane basale ; hc : canal folliculaire ; rm : mélanocyte dissocié de la membrane basale ; em : mélanocyte différencié ectopique.

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Perspectives thérapeutiques

Il est donc admis maintenant que les radicaux libres oxygénés accélèrent le vieillissement du follicule pileux, induisent des mutations génétiques et déclenchent les mécanismes d’apoptose. Le déséquilibre de la balance radicaux libres oxygénés- système de défense anti-oxydant intracellulaire entrainent des lésions de l’ADN, des protéi-nes et des liprotéines, aussi bien au niveau de kératinocytes folliculaires que des mélanocytes. Les systèmes « naturels » antioxydants cytoprotecteurs habituellement très efficaces (catalase, glutathion, cytochrome P450, cystine…) devien-nent défaillants avec le vieillissement. En ce qui concerne le blanchiment, les études ont montré que le stress oxydatif était capable d’altérer les mélanocytes, mais il ne faut cependant pas perdre de vue que le terrain héréditaire est important. Le caractère familial du blanchiment est souvent marqué.Il a été montré récemment que la superoxyde dismutase et la N-acéthyl-cystéine ont un rôle protecteur pour les méla-nocytes contre le stress oxydatif [8,9]. L’idée serait donc de lutter contre le blanchiment des cheveux en utilisant des molécules de ce type. La vascularisation péri-bulbaire en phase anagène est très développée alors qu’elle devient très réduite dans les follicules en phase catagène. Or il a été montré que les cellules endothéliales étaient très sensibles également au stress oxydatif. Très récemment, Voghel et al. ont montré que l’administration continue de N-acéthyl-cystéine (par ses propriétés anti-oxydantes) à des cellules endothéliales en culture de patients athéroscléreux, retarde le vieillis-sement induit par l’activation d’une télomérase reverse transcriptase en stabilisant la télomérase [10]. On peut donc envisager, qu’en utilisant des anti-oxydants, on puisse protéger les cellules endothéliales péribulbaires et conser-ver une vascularisation de qualité suffisante pour maintenir le follicule pileux en phase anagène et lutter ainsi contre le vieillissement des follicules.

Conclusion

Les connaissances acquises sur le stress oxydatif et son influence sur le vieillissement des follicules pileux devraient permettre de pouvoir répondre en partie aux questions des patients concernant la prévention du vieillissement de la chevelure. Les axes de recherches actuels sont dirigés vers la prévention de l’induction de

la phase catagène, la prolongation de la phase anagène, la protection des mélanocytes pour éviter le blanchi-ment. La réduction du stress oxydatif par l’utilisation de molécules cytoprotectrices et antioxydantes semble être une solution intéressante.

Conflits d’intérêt

L’auteur n’a déclaré aucun conflit d’intérêt.

Références

[1] Kregel KC, Zhang HJ. An integrated view of oxidative stress in aging: basic mechanisms, functional effects, and patho-logical considerations. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2007;292:R18-36.

[2] Hayes JD, McLellan LI. Glutathione and glutathione-depend-ent enzymes represent a co-ordinately regulated defence against oxidative stress. Free Radic Res 1999;31:273-300.

[3] Dickinson DA, Forman HJ. Glutathione in defense and signaling: lessons from a small thiol. Ann N Y Acad Sci 2002;973:488-504.

[4] Larsson P, Andersson E, Johansson U, Ollinger K, Rosdahl I. Ultraviolet A and B affect human melanocytes and keratinocy-tes differently. A study of oxidative alterations and apoptosis. Exp Dermatol 2005;14:117-23.

[5] Naito A, Midorikawa T, Yoshino T, Ohdera M. Lipid peroxides induce early onset of catagen phase in murine hair cycles. Int J Mol Med 2008;22:725-9.

[6] Arck PC, Handjiski B, Peters EM, Peter AS, Hagen E, Fischer A, et al. Stress inhibits hair growth in mice by induction of premature catagen development and deleterious perifollicu-lar inflammatory events via neuropeptide substance P-depen-dent pathways. Am J Pathol 2003;162:803-14.

[7] Arck PC, Overall R, Spatz K, Liezman C, Handjiski B, Klapp BF, et al. Towards a “free radical theory of graying: melano-cyte apoptosis in the aging human hair follicle is an indi-cator of oxidative stress induced tissue damage. FASEB J 2006;20:1567-9.

[8] Emerit I, Filipe P, Freitas J, Vassy J. Protective effect of su-peroxide dismutase against hair graying in a mouse model. Photochem Photobiol 2004;80:579-82.

[9] Cotter MA, Thomas J, Cassidy P, Robinette K, Jenkins N, Flore-ll SR, et al. N-acetylcysteine protects melanocytes against oxidative stress/damage and delays onset of ultraviolet-indu-ced melanoma in mice. Clin Cancer Res 2007;13:5952-8.

[10] Voghel G, Thorin-Trescases N, Farhat N, Mamarbachi AM, Vil-leneuve L, Fortier A, et al. Chronic treatment with N-acetyl-cystein delays cellular senescence in endothelial cells isola-ted from a subgroup of atherosclerotic patients. Mech Ageing Dev 2008;129:261-70.