Le secret des chevelures

Alors que 70 % de la population mondiale est composée d’individus à la peau et aux cheveux fortement pigmentés, l’industrie des cosmétiques s’intéresse désormais à cet immense bassin de personnes d’origines diverses, issues d’Afrique, des États-Unis, des Caraïbes, de l’Inde, d’Asie du Sud ainsi que d’Amérique centrale et du Sud. Les scientifiques sont de plus en plus nombreux à tenter d’élucider le secret de la brillance de la chevelure asiatique et de la forme vrillée des cheveux africains.

Avant de plancher sur la mise au point d’une nouvelle formule de défrisant, de colorant ou de fortifiant capillaire, les scientifiques cherchent à comprendre la physiologie et la morphologie fine de cet organe extraordinairement complexe qu’est le cheveu. « L’univers des cosmétiques d’aujourd’hui repose de plus en plus sur les connaissances scientifiques, d’autant que, d’ici peu, les réglementations internationales n’autoriseront plus la commercialisation de produits dont la formule serait dépourvue de fondement scientifique », souligne Jacques Leclair, directeur du département des sciences du vivant chez L’Oréal Recherche.
Du 19 au 21 septembre dernier se tenait à Chicago un symposium international entièrement consacré à la question du cheveu et de la peau «ethniques». Plus de 200 chercheurs provenant autant de l’industrie que du milieu universitaire étaient rassemblés pour cet événement organisé par le L’Oréal Institute for Ethnic Hair and Skin Research, que le géant français des cosmétiques a récemment inauguré à Chicago. Cet institut unique en son genre héberge d’une part des laboratoires de recherche fondamentale visant à comprendre les différences et les spécificités des peaux et des cheveux autres que caucasiens (c’est-à-dire d’origine européenne ou de peau blanche).
D’autre part, des laboratoires axés sur le développement intègrent les connaissances acquises dans la conception de nouveaux produits qui devraient être ainsi mieux adaptés et mieux tolérés par les consommateurs. Finalement, des salles d’application ouvertes au public servent à mettre à l’épreuve les nouvelles formules créées, et à en évaluer l’efficacité.
L’Institut recueille actuellement des échantillons de la chevelure des différentes communautés ethniques vivant à Chicago dans le but de constituer une banque de cheveux «ethniques», souligne la directrice, le Dr Victoria Holloway. « Lorsque nous prélevons les cheveux, nous notons les antécédents ethniques de la personne ainsi que la façon dont elle a coiffé ses cheveux au cours du temps, précise-t-elle. Nous espérons ainsi cerner le spectre des différents types de chevelure, afro-américaine notamment, afin de découvrir leurs particularités et pour éventuellement mettre au point des produits qui leur conviennent mieux. »
Voyons d’abord comment fonctionne ce petit organe — le follicule pileux — qui mène sa vie de façon tout à fait autonome et indépendante par rapport à ses semblables, qui sont près de 15 000 à pointer leur tige sur le crâne. Enfoui à quatre millimètres (mm) de profondeur dans la peau, le follicule pileux est l’usine de fabrication de la tige pilaire, c’est-à-dire le cheveu tel que nous le voyons. Il produit de façon continue pendant trois ans cette fibre au rythme de 0,3 millimètre par jour.
Puis, soudainement, le renouvellement des cellules ralentit et le follicule régresse peu à peu durant environ trois semaines avant d’entrer dans une phase de repos d’environ trois mois, au terme de laquelle le cheveu tombe. À la suite d’une période de latence de deux à cinq mois, le follicule reprend vie et « se régénère à partir de cellules souches réparties le long du follicule », précise le directeur du Groupe de recherche sur la biologie du cheveu des Laboratoires L’Oréal, Bruno Bernard, qui a débusqué l’existence de ces cellules pluripotentes. « Heureusement, les cycles pilaires sont asynchrones, poursuit-il. À tout moment, sur une chevelure normale, environ 86 % des follicules sont en phase de croissance tandis que 15 % traversent leur phase de repos. »
Le follicule pileux est l’organe du corps humain où les cellules se multiplient au rythme le plus élevé, indique le spécialiste. « Les cellules de la matrice, qui occupe la zone la plus profonde du follicule, se multiplient tellement vite qu’elles s’accumulent et poussent le cheveu vers l’extérieur », dit-il. Indifférenciées, les cellules de la matrice donnent naissance à trois grands compartiments : la gaine externe qui est en prolongement de l’épiderme, la gaine interne qui sert de moule à la tige pilaire, et le cheveu.
Constituée principalement de protéines KAP et de kératines, la tige pilaire présente trois couches concentriques. À l’extérieur, la cuticule est formée de cellules aplaties, dépourvues de pigments et disposées à la façon des tuiles d’un toit autour du cortex. Les cellules corticales sous-jacentes contiennent le pigment de mélanine que leur ont transmis les mélanocytes — situées à la base du follicule — qui synthétisent la mélanine, qui donne la couleur du cheveu. Cette organisation moléculaire et cellulaire particulière confère au cheveu une résistance étonnante. « Un cheveu peut en effet supporter un poids de 100 grammes, et une chevelure entière une charge de 12 tonnes ! », précise M. Bernard.
Une glande sébacée déverse le long de la tige pilaire le sébum, un liquide riche en graisses qui lubrifie le poil et joue un rôle antiseptique contre les champignons et les bactéries.

Frisé ou droit
Lorsque Bruno Bernard a disséqué des follicules pileux à partir de lambeaux de cuir chevelu afro-américain et qu’il les a déposés dans des milieux de culture en laboratoire, il a vu apparaître des fibres courbées. « On en a donc déduit que la courbure de la tige pilaire est programmée à partir du bulbe, puisque dépourvus de leur environnement dermique, les follicules ont produit in vitro des fibres courbées », précise le chercheur, qui a également observé que l’épaisseur des gaines entourant le follicule afro-américain n’était pas symétrique. « La gaine externe étant plus épaisse sur la face concave de la courbure, elle exercerait une plus grande pression sur la tige en formation. Peu rigide et encore malléable, la tige adopte alors une forme elliptique qu’elle conservera une fois rigidifiée. Cette asymétrie à l’intérieur du bulbe produit une tension dans la fibre qui aboutira à la formation de torsades et de zones de fragilité », explique le scientifique, qui rappelle que cette asymétrie n’est pas spécifique au cheveu africain mais qu’elle est présente dans toutes les chevelures frisées.
Les Noirs ont en effet des cheveux très fragiles qui se cassent facilement. C’est la raison pour laquelle ils ne les portent jamais très longs. Frédéric Leroy, chercheur au département Connaissances physiques des laboratoires L’Oréal, a scruté les cheveux africains, asiatiques et européens au microscope électronique à balayage.
Il a alors noté que l’agencement des cellules de la cuticule des cheveux asiatiques et caucasiens droits était très constant sur toute la surface de la fibre, alors que sur les cheveux africains, la distribution était par contre très irrégulière. « Les cellules se superposent en grand nombre à certains endroits et ne se recouvrent presque plus ailleurs, précise-t-il. Ce phénomène semble lié à la forme du cheveu car les cheveux orientaux et caucasiens raides sont plutôt circulaires alors que les cheveux africains sont fortement elliptiques. »
Or les brossages répétés usent rapidement, par effet d’abrasion, les extrémités du grand diamètre des cheveux elliptiques africains, d’autant qu’à ces endroits la cuticule est particulièrement mince. Éventuellement, la cuticule se casse et les cellules corticales sous-jacentes se séparent et entraînent des fissures qui rendent le cheveu fourchu, souligne le chercheur.

Frisage et défrisage
Depuis les années 1950, la mode du défrisage a gagné la communauté noire américaine. Et cette tendance est loin de s’essouffler. Le défrisage comme le frisage des cheveux reposent sur le principe de la déformation, qui consiste dans un premier temps à casser les ponts unissant les macromolécules du cheveu afin de leur permettre de bouger les unes par rapport aux autres. On imprime ensuite la configuration souhaitée aux cheveux en tirant sur eux (défrisage) ou en installant des bigoudis (frisage). On fige finalement les mouvements qu’on a provoqués en favorisant la formation de nouvelles liaisons chimiques qui donneront la forme définitive.
Pour effectuer le défrisage, on emploie des bases fortes, comme la soude, qui initient une cascade de réactions chimiques à l’intérieur du cheveu. À l’aide d’une énergie mécanique, ces réactions changent non seulement la nature chimique des liaisons, mais également leur organisation.
La permanente, quant à elle, fait intervenir un réducteur pour briser les ponts. Puis, « l’application d’un oxydant permet de reformer les mêmes espèces chimiques qu’au départ, sauf que ce ne sont pas les mêmes partenaires qui sont associés. On reforme ainsi le cheveu dans une géométrie différente », explique Frédéric Leroy.

La vitesse de pousse
Les chevelures africaines et asiatiques comportent 25 % moins de cheveux que les têtes caucasiennes, fait remarquer la chercheuse Geneviève Loussouarn, de L’Oréal Recherche, dans le cadre du symposium Ethnic Hair & Skin, New Directions of Research. « Malgré cette différence de densité, l’aspect visuel de la chevelure ne semble pas modifié car il y a d’autres paramètres, comme le diamètre et la forme des cheveux, qui entrent en ligne de compte, dit-elle. Les Africains [et Afro-Américains] et les Chinois ont des cheveux plus gros, et l’aspect crépu de la chevelure africaine fait qu’il y a un recouvrement important du scalp. »
Après avoir étudié trois groupes de cent sujets provenant respectivement d’Afrique de l’Ouest, de Chine et de France, la scientifique a pu démontrer que les cheveux asiatiques détiennent le record de vitesse de croissance avec l’apparition de 1,3 centimètre de nouvelle tige pilaire par mois. Les Caucasiens sont un peu moins fringants puisqu’ils poussent à raison de 1,1 cm par mois, mais ils devancent néanmoins les cheveux africains qui croissent de 0,8 cm par mois.
Geneviève Loussouarn a également observé un effet de saisonnalité sur la croissance des cheveux dans les pays tempérés. « Un effet qui pourrait être relié aux heures d’ensoleillement puisque la chute des cheveux augmente à l’automne et que la phase de croissance recommence à s’allonger durant l’hiver », suppose-t-elle.

Le lustre
Soyeux ou mat, le lustre d’une chevelure est une question de réflexion de la lumière. Pourquoi la chevelure de jais des Asiatiques miroite-t-elle comme de la soie alors que la toison ténébreuse des Africains est plutôt mate ? La rugosité et l’ondulation des cheveux africains expliquent cette différence. Le lustre d’une chevelure dépend de la façon dont elle réfléchit la lumière, souligne Karin Keis, chercheuse à l’Institut de recherche TRI Princeton au New Jersey. Une portion de la lumière est réfléchie par la surface du cheveu à la manière d’un miroir (c’est la réflexion spéculaire), tandis qu’une autre portion pénètre dans la fibre où elle est absorbée, puis restituée en partie vers l’extérieur (c’est la réflexion diffuse) selon que le cheveu est foncé ou blond.
Si le cheveu est fortement pigmenté, les granules de mélanine qui le colorent absorbent presque entièrement les rayons lumineux qui pénètrent dans la fibre. Ceux-ci sont ainsi très peu nombreux à resurgir à l’extérieur. La réflexion spéculaire n’est alors pas brouillée par une réflexion diffuse et le lustre du cheveu sera ainsi plus chatoyant. Si, par contre, le cheveu est blond et donc peu pigmenté, la lumière qui entre dans la fibre en ressort tout en produisant une réflexion qui diffuse dans toutes les directions. Cette réflexion diffuse réduit la brillance que génère l’étroit faisceau issu de la réflexion spéculaire, souligne Karin Keis.
Mais la pigmentation n’est pas le seul facteur qui influe sur la réflexion de la lumière. L’état de la surface des fibres capillaires ainsi que les boucles et les torsades qui les vrillent viennent aussi dévier les rayons lumineux. « Plus la surface des cheveux est endommagée par des brossages fréquents ou des traitements de défrisage, plus la réflexion diffuse est élevée et moins les cheveux sont lustrés », explique Karin Keis.
«Bien que les chevelures africaines et asiatiques soient toutes deux très noires [elles absorbent donc les rayons lumineux, annulant du coup la réflexion diffuse], leur éclat est différent car les cheveux africains sont tordus et vrillés tandis que les cheveux asiatiques sont circulaires. Les boucles et torsades des cheveux africains réfléchissent la lumière dans diverses directions, ce qui diminue le lustre, précise la scientifique. La chevelure des Caucasiens, quant à elle, peut paraître brillante si elle est foncée. Mais, habituellement, elle n’est pas aussi sombre que celle des Asiatiques, ce qui fait qu’elle ne luit pas autant. »

Les cheveux gris
Pourquoi les cheveux grisonnent-ils alors que leur densité demeure intacte ? « Le réservoir de mélanocytes s’épuise au cours du temps, contrairement aux cellules souches qui se divisent à la fois en une cellule souche qui assure l’autorenouvellement et en une cellule fille qui donnera le tissu », précise Bruno Bernard. Au cours du processus de blanchissement, il y a en effet une diminution du nombre absolu de mélanocytes. Les tempes grisonnent probablement plus tôt parce que les réservoirs de mélanocytes qui leur sont associés seraient moins bien garnis. « Même s’il ne subsiste qu’un mélanocyte dans le réservoir, nous avons remarqué que le processus biochimique de synthèse de la mélanine continue à fonctionner. Mais, comme il est seul, la quantité de mélanine qui est avalée par les kératinocytes [qui composent le cortex de la tige pilaire] est faible et colore peu le cheveu », ajoute le chercheur. Lorsque tous les mélanocytes ont disparu, le cheveu est alors complètement blanc.

La coloration
On distingue deux types de colorations. Les colorations temporaires ou semi-permanentes qui s’effacent avec les shampoings et les colorations permanentes dont l’action se manifeste jusqu’à la repousse.
La coloration temporaire consiste à appliquer sur les cheveux des molécules colorées qui vont pénétrer dans les fibres. Comparables à des colorants alimentaires et à des teintures de tissu, ces molécules se lient à la kératine du cheveu par des interactions faibles, précise Frédéric Leroy. C’est pourquoi elles peuvent se détacher au cours des shampoings.
Lors d’une coloration permanente, le traitement débute d’abord par un processus d’oxydation initié le plus souvent par de l’eau oxygénée. Celle-ci détruit la mélanine et décolore par le fait même les cheveux.
La formule qui est ensuite appliquée sur la chevelure se compose de molécules incolores. « Il s’agit, en fait, de précurseurs [de colorants] qui vont pénétrer aisément dans le cheveu parce qu’ils sont plus petits que les colorants, explique M. Leroy. Ces précurseurs réagissent entre eux à l’intérieur du cheveu pour donner de grosses molécules colorées. Formées à l’intérieur de la fibre, ces molécules de plus grande taille se retrouvent ainsi piégées et ne peuvent plus ressortir. Voilà pourquoi la coloration est permanente. »
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Notre journaliste était l’invitée de
1 commentaire
  • huguette bellisle - Inscrite 11 octobre 2003 11 h 58

    Friser naturellement à 90 ans !

    J'ai lu avec beaucoup d'intérêt votre chroni que sur les secrets de la chevelure. Pourriez-vous m'expliquer comment se fait-il que ma mère, ayant eu les cheveux droits et raides toute sa vie, se mette à friser naturellement à cet âge avancé?

    Merci.