La mélanine est un pigment que l’on trouve dans la plupart des êtres vivants. Chez les animaux, le pigment est dérivé de l’acide aminé tyrosine. La forme la plus courante de mélanine est l’eumélanine, un polymère noir-brun d’acides dihydroxynthol-carboxyliques et leurs formes réduites.
Le processus de formation de mélanine, appelé mélanogénèse, se produit dans la couche la plus profonde de l’épiderme (couche basale) et dans les cellules de la matrice du follicule pilo-sébacé. La production de mélanine est stimulée par les dommages à l’ADN induits par le rayonnement ultraviolet. Les propriétés chimiques de la mélanine en font un photoprotecteur très efficace. Il absorbe les rayons ultraviolets nocifs et transforme l’énergie en chaleur inoffensive grâce à un procédé appelé « conversion interne ultra-rapide », qui permet à la mélanine de dissiper plus de 99,9 % du rayonnement absorbé en chaleur.
La mélanine chez l’humain
Chez l’homme, la mélanine se trouve dans la peau, les cheveux, l’épithélium pigmenté entourant la rétine, la moelle épinière et la zone réticulaire de la glande surrénale ; dans les stries vasculaires de l’oreille interne et dans certaines zones profondes du noyau cérébral, comme le locus coeruleus et substantia nigra. La mélanine est un facteur déterminant dans la couleur de la peau humaine ; en fait, si une personne obtient un bronzage du soleil, ce bronzage se produira temporairement parce qu’avec le temps la cellule perd sa couche environnante (mélanine bronzée) et la personne récupère la phéomélanine perdue qui a été changée par l’eumélanine bronzée et retrouve sa peau normale.
La mélanine dermique est produite par les mélanocytes. On les trouve rarement dans les couches supérieures de l’épiderme. Cependant, bien que tous les humains aient généralement des concentrations similaires de mélanocytes sur leur peau, des variations se produisent chez certains individus et selon les différents groupes ethniques. Dans ce dernier cas, la génétique interfère, conférant une plus ou moins grande concentration de mélanine sur la peau. Certains individus, tant chez les animaux que chez les humains, manquent ou ont des concentrations minimales de mélanine, ce qui entraîne l’état connu sous le nom d’albinisme.
Comme la mélanine est composée de petites molécules, il existe de nombreux types de mélanine. La phéomélanine et l’eumélanine se trouvent dans la peau et les cheveux humains, mais l’eumélanine est la mélanine la plus abondante chez l’homme. C’est aussi celui qui présente le plus fréquemment des déficiences en albinisme, bien qu’il y ait aussi l’albinisme dû à un manque de phéomélanine et parfois même des deux mélanines.
On pense que l’eumélanine est le principal agent protecteur de nombreuses formes de vie contre les rayons ultraviolets, mais des études récentes suggèrent que ce polymère peut avoir des fonctions différentes pour différents organismes. Par exemple, l’immunité innée des invertébrés aux agents pathogènes invasifs est principalement influencée par la mélanine : dans les minutes qui suivent l’infection, le microbe est encapsulé dans la mélanine (mécanisation) ; les radicaux libres générés après la formation de cette capsule aident à son élimination.
Dans la mélanine, il est courant de trouver de nombreuses réticulations dans les polymères : 5,6-dihydroxyndol (DHI) et 5,6-dihydroxyndol-2 acide carboxylique (DHICA) ; ceci a été découvert lors de recherches récentes sur les propriétés électriques de l’eumélanine. Cependant, cela a indiqué qu’il existe peut-être un autre mécanisme composé d’oligomères de base adhérant les uns aux autres.
La structure moléculaire de la mélanine est constamment à l’étude.
L’eumélanine se trouve dans la peau, l’iris et les cheveux et sa concentration donne de la couleur aux cheveux gris, noirs, jaunes et bruns. Chez l’homme, elle est abondante chez les personnes à la peau foncée. Il existe deux types d’eumélanine qui se distinguent l’un de l’autre par des liaisons chimiques différentes. Il s’agit de l’eumélanine brune et de l’eumélanine noire.
La phéomélanine se trouve dans la peau, l’iris et les cheveux, et est plus abondante chez les humains à la peau claire. La phéomélanine produit une teinte rose à rouge et se trouve en grande quantité dans les cheveux roux. La phéomélanine se trouve surtout dans les lèvres, les mamelons, le gland et le vagin.
Les trichocromes (anciennement appelés trichosidines) sont des pigments produits par la même voie métabolique que les eumélanines et la phéomélanine, mais contrairement à ces dernières, leur poids moléculaire est faible. On les trouve sous certaines formes dans les cheveux roux.3
La neuromélanine est le pigment foncé présent dans les neurones qui tapissent quatre noyaux du cerveau : la partie compacte de la substantia nigra (en latin « substance noire »), la partie locus coereleus (ou « point bleu »), le noyau moteur dorsal du nerf vague (nerf crânien X) et la partie centrale du noyau. La substance noire et le locus coeruleus peuvent être facilement identifiés lors d’une autopsie en raison de leur pigmentation sombre ; chez l’homme, ce noyau n’est pas pigmenté à la naissance, le pigment apparaît après la maturité. Bien que la fonction de la neuromélanine dans le cerveau demeure inconnue, elle peut être le résultat des monoamides contenus dans les neurotransmetteurs, dont la seule source se trouve dans les neurones. La perte de couleur dans le noyau du cerveau est observée dans certaines maladies neurodégénératives.
Troubles et maladies génétiques
La carence en mélanine a été liée à de nombreuses anomalies et maladies génétiques. Il existe dix types différents d’albinisme occulo-cutané, qui est principalement un trouble autosomique récessif récessif. Certains groupes ethniques ont un nombre plus élevé d’incidences, sous leurs différentes formes ; par exemple, le plus courant est l’albinisme oculo-cutané de type 2 (OCA2) ; c’est particulièrement fréquent chez les personnes d’ascendance directe en provenance d’Afrique. Il s’agit d’un trouble récessif et autosomatique caractérisé par une réduction congénitale ou l’absence de mélanine dans la peau, les cheveux et les yeux. La fréquence estimée de l’OCA2 chez les Afro-Américains est de 1 sur 10 000, ce qui contraste avec la fréquence de 1 sur 36 000 chez les Américains blancs. Dans certains pays africains, la fréquence de la maladie est encore plus élevée, allant de 1 sur 2 000 à 1 sur 5 000. Une autre forme d’albinisme, l’albinisme occulo-cutané jaune, apparaît principalement chez les Amish (chrétiens baptistes) d’ancêtres suisses et allemands. Les personnes atteintes de cette variante de la maladie ont généralement la peau et les cheveux blancs à la naissance, mais elles génèrent rapidement des pigments pendant leur enfance.
L’albinisme oculaire affecte non seulement la pigmentation de l’œil, mais aussi son acuité. Les tests oculaires effectués sur les albinos donnent de mauvais résultats dans une fourchette de 20/60 à 20/400. La mélanine dans l’épithélium pigmentaire absorbe l’excès de lumière et empêche la rétroréflexion, ce qui est d’une grande importance pour une meilleure acuité visuelle. C’est pourquoi les animaux albinos (sans pigment mélanine) sont toujours éblouissants et n’atteignent donc que 20% d’acuité visuelle en moins que les animaux qui ne le sont pas.4 Il existe deux formes d’albinisme avec une récidive d’environ 1 sur 2700, directement associée aux décès par mélanome.
La mortalité chez les patients atteints du syndrome de Hermansky-Pudlak et du syndrome de Chediak-Higashi a également augmenté. Les patients atteints du syndrome de Hermansky-Pudlak sont prédisposés aux saignements (dus à l’insuffisance plaquettaire) et sont également prédisposés à la fibrose pulmonaire, aux troubles inflammatoires pulmonaires, à la cardiomyopathie et à l’insuffisance rénale. Les patients atteints du syndrome de Chédiak-Higashi sont sensibles à l’infection et peuvent développer une maladie lymphoïde. Le rôle que joue la carence en mélanine dans ces maladies reste à étudier.
Le lien entre l’albinisme et la surdité a toujours été connu, mais peu compris, depuis plus d’un siècle et demi. En 1859, le Traité sur l’origine des espèces, écrit par Charles Darwin, note que « les chats blancs aux yeux bleus sont généralement sourds ». Chez l’homme, l’hypopigmentation et la surdité se chevauchent dans le rare syndrome de Waardenburg, principalement observé chez les Indiens Hopi. L’incidence de l’albinisme chez les Indiens Hopi a été estimée à 1 pour 200 individus. Il est intéressant de noter que des schémas similaires d’albinisme et de surdité ont été trouvés chez d’autres mammifères, y compris les chiens et les rongeurs. Cependant, le manque de mélanine seule ne semble pas être responsable de la surdité associée à l’hypopigmentation, car la plupart des personnes qui n’ont pas les enzymes nécessaires pour synthétiser la mélanine n’ont pas de déficience auditive. C’est l’absence de mélanocytes dans la stria vascularis de l’oreille interne, ce qui entraîne une déficience cochléaire, l’origine du problème ; cependant, la raison reste inconnue, bien que l’on envisage la possibilité que la mélanine ait une fonction protectrice (elle pourrait même être le meilleur matériau absorbant acoustique connu à ce jour). En même temps, la mélanine peut affecter le développement, comme l’a suggéré Darwin.
Dans la maladie de Parkinson, une maladie qui affecte la fonction neuromotrice, il y a une diminution de la neuromélanine dans substantia nigra nigra à la suite d’une diminution des neurones dopaminergiques, entraînant une diminution de la synthèse de la dopamine. Bien qu’aucune relation n’ait été trouvée entre la race et les niveaux de neuromélanine dans la substantia nigra, une incidence plus élevée de cas chez les blancs que chez les noirs » suggère que la mélanine cutanée peut en quelque sorte servir de protection pour la neuromélanine dans la substantia nigra contre les toxines externes « [citation requise].
En plus de la déficience en mélanine, le poids moléculaire du polymère de mélanine peut diminuer en raison de divers facteurs tels que le stress oxydatif (dû à l’exposition à la lumière), ce qui entraîne une perturbation associée aux protéines primaires de mélanine, des changements de pH ou des concentrations d’ions métalliques. On croit qu’une diminution du poids moléculaire dans le degré de polymérisation de la mélanine oculaire transforme le polymère, habituellement anti-oxydant, en oxydant. Dans cet état pro-oxydant, la mélanine semble être impliquée dans la cause et la progression de la dégénérescence maculaire et du mélanome.
