La mélanine est le nom du pigment biologique qui détermine la couleur générale de la peau et des cheveux chez l'homme. Des formes de mélanine sont responsables de la coloration dans tout le monde animal; par exemple, la coloration des ailes chez les oiseaux est produite par la mélanine. De plus, les cellules qui produisent de la mélanine, appelées mélanocytes, peuvent augmenter ou diminuer leurs niveaux de mélanine production en réponse à des changements dans l'environnement extérieur (par exemple, une augmentation ou une diminution de l'ensoleillement exposition).
Bien que la mélanine soit encore connue principalement pour son rôle dans la physiologie, les chercheurs ont commencé à étudier le substance et ses dérivés pour déterminer si la mélanine pourrait avoir des applications dans une variété de différents les industries.
Synthèse de mélanine
La mélanine est produite par les cellules mélanocytaires de l'épiderme, ou la couche la plus externe de la peau (la couche la plus épaisse et la plus dure en dessous s'appelle le derme). Ces mélanocytes se trouvent dans la couche la plus basse de l'épiderme, appelée strate basale ou « couche basale ». La mélanine se décline en plusieurs sous-types, le plus courant étant l'eumélanine et un type secondaire appelé phéomélanine.
La mélanine est une substance chimique de masse moléculaire assez faible (318,3 g/mol, soit moins du double de celle du glucose). Sa formule moléculaire est C18H10N2O4. Les personnes à la peau plus foncée n'ont en fait pas plus de mélanocytes que les personnes à la peau plus claire; au lieu de cela, chez les personnes à la peau plus foncée, une fraction plus élevée des gènes des mélanocytes responsables de la production de mélanine est activée. Cela signifie que beaucoup plus de mélanine est produite par cellule chez les personnes à la peau plus foncée, pas que les personnes à la peau plus foncée ont plus de cellules produisant le même niveau de production. Cela a des implications importantes en anthropologie évolutionniste, car cela suggère que les Européens à la peau plus claire de partagent aujourd'hui une ascendance profonde avec les peuples d'Afrique dont la peau reste plus foncée aujourd'hui grâce à différents facteurs environnementaux conditions. De nombreuses personnes du nord-ouest de l'Europe ont perdu la capacité de développer des bronzages parce que le brin d'ADN qu'ils possèdent qui code pour la mélanine supplémentaire existe mais ne peut plus être activé. La capacité de ces personnes à tolérer la lumière ultraviolette (UV) en général est fortement réduite.
À l'examen microscopique, l'eumélanine apparaît brune, avec un aspect à grain fin. La substance ne diffuse pas la lumière dans une mesure appréciable, comme on s'y attend de quelque chose qui semble sombre. Les granules de mélanine individuels ont un diamètre maximal d'environ 800 nanomètres, soit un peu moins d'un millionième de mètre (équivalent à un millième de millimètre). Cela distingue la mélanine de certains métabolites courants des pigments dans le sang, qui ont tendance à être plus gros et diffusent davantage la lumière, et sont de couleur verte, jaune ou rouge-brun par opposition au brun uni de mélanine.
La fonction de la mélanine
Le but de la mélanine n'a rien à voir avec la vanité humaine et tout à voir avec la protection de l'organisme. Le rayonnement UV du soleil est un cancérigène bien connu et, en cas d'exposition suffisamment élevée, peut entraîner un certain nombre de types de mélanome apparentés, qui sont des tumeurs malignes de la peau. Les mélanomes peuvent être mortels; sur les quelque 54 000 Américains diagnostiqués avec un mélanome chaque année, quelque 8 000 en meurent. Le risque de mélanome malin chez les personnes d'ascendance européenne est 10 fois supérieur à celui des Afro-Américains.
Certaines personnes et certains animaux ont très peu de mélanine dans leur corps. Cette condition est connue sous le nom d'albinisme et rend les personnes atteintes plus vulnérables aux dommages causés par les rayons UV du soleil.
Mélanine et pigmentation de la peau
Lorsque la mélanine est produite dans les mélanocytes, ce pigment est conditionné en granules, un peu comme le pigment vert chlorophylle est conditionné dans des « conteneurs » intracellulaires spécialisés dans les plantes. Lorsqu'il est stimulé par la lumière UV, dont le niveau total augmente dans la plupart des régions du monde à certaines périodes de l'année tout en diminuant en d'autres, les mélanocytes produisent des granules plus nombreux et plus gros, permettant à la peau des gens de s'adapter au cours de l'été et de devenir « bronzée ». Comme noté, cependant, chez certaines personnes, cette capacité est génétiquement limitée et dans certains cas presque absente, tandis que chez d'autres, elle est essentiellement superflu. Vous avez sans aucun doute vu des personnes notoirement sujettes aux coups de soleil, et peut-être en êtes-vous une vous-même: des personnes décrites comme « à la peau claire » et qui ont souvent des taches de rousseur avec des cheveux roux. Ces individus en tant que groupe ont les défenses les moins efficaces contre les rayons UV et sont conseillés avec des insistance pour éviter de s'exposer au soleil sans crème solaire, qui peut filtrer les rayons UV nocifs de manière significative Le degré.
Pigmentation de la peau et évolution humaine
Alors que trop peu de mélanine dans la peau peut exposer les individus à un risque plus élevé de coups de soleil et de peau tumeurs malignes, les personnes ayant des niveaux anormalement élevés de mélanine dans le corps peuvent être prédisposées à la vitamine D carence. En effet, la principale source de cette vitamine dans le corps est en fait un précurseur naturel de la vitamine D qui est converti en la forme active de la vitamine sous l'action de la lumière du soleil. Étant donné que les surfaces plus sombres ont tendance à réfléchir plutôt qu'à absorber les rayons UV, les personnes à la peau plus foncée absorbent une plus petite fraction des rayons UV auxquels elles sont exposées que les autres. Dans un sens, cela représente l'un des innombrables compromis évolutifs exposés dans le monde des êtres vivants.
Lorsque les descendants des humains modernes se sont installés pour la première fois dans des espaces ouverts sous le couvert des arbres pour chasser et chercher de l'eau, ils se sont exposés à plus de soleil. Dans le processus, ils devaient évidemment être capables de tolérer non seulement plus de lumière, mais la chaleur supplémentaire qui l'accompagnait. Afin de rester au frais dans le contexte d'une plus grande exposition au soleil, cela signifiait pouvoir transpirer plus abondamment et efficacement. Pour parsemer la peau d'une densité plus élevée de glandes sudoripares, il fallait quelque chose d'autre, et ce "quelque chose" était des cheveux. Les humains ont clairement encore des poils sur les bras, les jambes et le tronc (certains beaucoup plus que d'autres) mais par rapport aux autres singes, les humains ont perdu pratiquement tous leurs poils. En conséquence, la peau nouvellement transpirante des premiers humains est devenue plus sensible aux dommages causés par le soleil. Ceci est à son tour stimulé l'augmentation des dépôts de granules de mélanine maintenant observés aux latitudes tropicales.
La carence en vitamine D a été mentionnée comme une conséquence indésirable d'un excès de mélanine dans la peau. La vitamine D est nécessaire pour que les intestins absorbent le plus efficacement possible les éléments calcium et phosphore. Ces deux éléments sont nécessaires à la croissance et au maintien appropriés des os. Bien qu'une partie de la vitamine D puisse être dérivée de sources alimentaires telles que les jaunes d'œufs et certains poissons, 90 pour cent sont synthétisés dans la peau à partir de dérivés du cholestérol. La vitamine D est donc non seulement nécessaire à l'intégrité du squelette, mais elle peut également être utile pour prévenir certaines formes de cancer.
Autres utilisations de la mélanine
En 2017, un groupe de scientifiques de l'Université de Californie à San Diego a reçu une subvention de 7,5 millions de dollars pour étudier les utilisations potentielles de la mélanine qui ont été théorisées mais jamais formellement poursuivies. Les scientifiques impliqués dans le projet espéraient connaître la séquence des réactions impliquées dans la synthèse de la mélanine à un niveau plus profond qu'auparavant, et mieux comprendre les différents types de mélanine eux-mêmes dans l'espoir de poursuivre la synthèse de produits chimiques apparentés avec certaines des capacités de protection connues la mélanine a. La capacité d'offrir à des matériaux non biologiques certaines des mêmes protections de base contre les dommages causés par le soleil que la mélanine donne aux êtres vivants serait clairement un atout dans divers types d'industries, car les dommages causés par le soleil à la peinture et à divers services sont un problème quasi universel préoccuper.