Biologie de la peau

Le rayonnement solaire et la peau : définitions

dimanche 11 novembre 2012 par Michel Démarchez

Le soleil est une des 234 milliards d’étoiles de notre galaxie : la voie lactée et c’est l’étoile autour de laquelle gravite la terre à une distance d’environ 150 millions de kilomètres. Les réactions de fusion nucléaire qui ont lieu au cœur du soleil libère une énergie colossale qui nous parvient 8 minutes plus tard sous la forme du rayonnement solaire  .

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Composition du rayonnement solaire et son interaction avec la peau

 1. Nature du rayonnement solaire  .

Le rayonnement solaire est composé des rayons cosmiques composées de particules hautement énergétiques et d’ondes électromagnétiques de longueurs d’onde variées allant des ondes courtes qui comprennent, les rayons gamma, les rayons X , les ultraviolets C (UV  -C), aux ondes longues qui incluent les ultraviolets B (UV-B), les ultraviolets A (UV-A), la lumière visible, les infrarouges (IR), les micro-ondes et les ondes radio.

Selon le principe de dualité onde‐corpuscule, le rayonnement électromagnétique émis par le soleil peut être décrit de deux manières : c’est à la fois une onde électromagnétique caractérisée par une fréquence ν et une longueur d’onde λ, mais c’est également un flux de particules de masse nulle appelées photons se déplaçant dans le vide à une vitesse c (c ≈ 3.108 m.s 1). Ces deux modélisations sont liées par les lois suivantes :

Au sein du spectre électromagnétique solaire, l’oeil de l’Homme ne perçoit qu’une petite portion du spectre, appelée « lumière visible », qui couvre les longueurs d’ondes entre 380 nm (violet) et 780 nm (rouge)

Les rayonnements ultraviolets (UV) sont des rayonnements électromagnétiques dont la longueur d’onde est comprise entre 100 et 400 nm. Le spectre UV est sous‐divisé en 3 régions : les UVA (λ = 320–400 nm), les UVB (λ = 280–320 nm) et les UVC (λ = 100–280 nm). Les UVB et les UVA représentent respectivement 0,3 % et 5,1 % du rayonnement solaire parvenant à la surface de la Terre, la majorité de ce rayonnement étant composé de lumière visible (62,7%) et d’infrarouges (31,9%). Les UVC et les UVB de courte longueur d’onde (280–295 nm) sont absorbés par la couche d’ozone   de la stratosphère. Toutefois, en raison de la diminution de la couche d’ozone dans certaines régions du globe, la lumière solaire parvenant à la surface de la terre a tendance à s’enrichir en rayonnements UVB et UVC (Lloyd, 1993).

Les UV constituent, d’un point de vue énergétique, la partie la plus active du rayonnement solaire auquel sont soumis les organismes vivants. Ils sont donc responsables de la grande majorité des effets délétères liés à l’exposition solaire. La peau est bien entendu la première cible des rayonnements UV. L’épiderme   atténue la transmission des rayonnements de longueur d’onde < 300 nm, mais laisse passer les rayonnements moins énergétiques (Young et al., 1998). Les UVB sont donc absorbés principalement au niveau de l’épiderme et du derme   superficiel tandis que les UVA, la lumière visible et les infrarouges pénètrent beaucoup plus profondément dans la peau.

 2. Variabilité du rayonnement solaire

La composition quantitative et qualitative du rayonnement solaire qui touche notre peau est dépendante de nombreux facteurs.

La localisation géographique joue un rôle important. Ainsi la quantité d’UV reçue est fonction de l’altitude ; elle augmente de 4% tous les 300m, (à 3000m d’altitude, elle est 40% plus importante qu’au niveau de la mer. L’absorption atmosphérique est également dépendante de la latitude ; elle est plus faible au niveau des régions tropicales (rayonnement vertical=trajet plus court) que dans les régions polaires (rayons solaires plus inclinés= trajet plus long au sein de l’atmosphère). Ainsi, l’efficacité « à bruler » des UV est 5 fois plus importante selon que l’on se trouve aux tropiques ou en Europe du Nord.

La période d’exposition, heure et saison, sont également des facteurs majeurs. Quand le soleil est à son zénith (midi solaire), la quantité d’UV délivrée est maximale (30% de l’énergie entre 11h et 13h). La quantité d’énergie reçue en un point n’est pas la même selon les saisons. En France, elle est maximale au début du mois de juillet.

La durée d’exposition est primordiale et peut être influencée par les conditions environnementales. La présence de nuages en limitant la fraction infrarouge par la présence de la vapeur d’eau qu’ils contiennent et donc en diminuant l’impression de chaleur ressentie va favoriser la surexposition aux UV. De même, le vent et l’humidité atmosphérique vont avoir un effet sur le ressenti calorique et donc sur la durée d’exposition. La pollution atmosphérique des grandes villes diminuent essentiellement les UVA et la lumière visible sans avoir d’effet majeur sur les UVB. Un nageur pourra prendre des coups de soleil en se baignant car l’eau laisse passer les UV, 40% étant encore actifs à 50 cm de profondeur et il n’aura pas de sensation de chaleur.

Enfin la nature de la surface des sols influe sur la lumière réfléchie. Les coups de soleil pris en pratiquant le ski sont en partie dus au rayonnement rétrodiffusé par la neige. De même, le sable en réfléchissant une partie du rayonnement solaire limite la photoprotection d’un parasol.

 3. Le phototype  

Le phototype permet de classer des sujets en fonction de la couleur de la peau, des cheveux et des yeux, de l’aptitude au bronzage, à prendre des coups de soleil (pour revue, voir Astner et al., 2004).

Il existe six phototypes. Plus le phototype est faible, plus le sujet est sensible aux effets du soleil et plus il devra se protéger.

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Phototypes cutanés

 4. La dose érythémateuse minimale   ou DEM

La DEM est la plus petite quantité de lumière capable de déclencher après 24h, un coup de soleil   à bords nets à l’endroit de l’exposition. Exprimée en mJ/cm2 ou J/cm2, la DEM permet de déterminer chez un individu, le risque d’érythème, et la photosensibilité.

Pour mesurer la DEM, on utilise le test de Saidman qui consiste à administrer des doses croissantes, d’un rayonnement en lumière totale (UV, visible, IR) selon une progression arithmétique ou géométrique . Il démontre essentiellement les effets des UVB, sur la peau du dos (DEMB). La lecture se fait à la 24e heure.
Une DEMA peut être établi par administration croissante d’un rayonnement UVA seul. La lecture se fait alors entre 4h et 6h après l’irradiation.

Ce test permet aussi de déterminer la photoprotection naturelle par la recherche des doses induisant une pigmentation   immédiate ou retardée. La lecture se fait juste après ou 2h après l’irradiation pour la photoprotection immédiate, et à la 96 h pour la photoprotection retardée.

Ces valeurs de DEM varient d’un individu à un autre, et dépendent fortement du phototype.

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Phototypes, DEM et SPF

La DEM est 60 fois plus élevée chez un individu à peau noire, et le bronzage d’une peau blanche multiplie la DEM par 10. Elle va varier avec l’âge, principalement en raison de la diminution du nombre de mélanocytes  .

 5. L’indice de protection