La « super mélanine » guérit les blessures cutanées causées par les coups de soleil et les brûlures chimiques


Imaginez une crème pour la peau qui guérit les dommages survenant tout au long de la journée lorsque votre peau est exposée au soleil ou à des toxines environnementales. C’est le potentiel d’une mélanine synthétique biomimétique développée par des scientifiques de l’Université Northwestern.

Dans une nouvelle étude, les scientifiques montrent que leur mélanine synthétique, imitant la mélanine naturelle de la peau humaine, peut être appliquée localement sur la peau blessée, où elle accélère la cicatrisation des plaies. Ces effets se produisent à la fois au niveau de la peau elle-même et de manière systémique dans le corps.

Lorsqu’elle est appliquée dans une crème, la mélanine synthétique peut protéger la peau de l’exposition au soleil et guérir la peau blessée par les dommages causés par le soleil ou les brûlures chimiques, ont indiqué les scientifiques. La technologie fonctionne en éliminant les radicaux libres produits par la peau blessée, comme un coup de soleil. Si rien n’est fait, l’activité des radicaux libres endommage les cellules et peut finalement entraîner un vieillissement cutané et un cancer de la peau.

L’étude sera publiée le 2 novembre dans Nature npj Médecine Régénérative.

La mélanine chez les humains et les animaux assure la pigmentation de la peau, des yeux et des cheveux. La substance protège vos cellules des dommages causés par le soleil en augmentant la pigmentation en réponse à la lumière du soleil – un processus communément appelé bronzage. Ce même pigment dans votre peau élimine également naturellement les radicaux libres en réponse à la pollution environnementale néfaste provenant de sources industrielles et des gaz d’échappement des automobiles.

« Les gens ne considèrent pas leur vie quotidienne comme une blessure à leur peau », a déclaré l’auteur co-correspondant, le Dr Kurt Lu, professeur de dermatologie Eugene et Gloria Bauer à la Feinberg School of Medicine de l’Université Northwestern et dermatologue de Northwestern Medicine. « Si vous marchez visage nu tous les jours au soleil, vous subissez un bombardement constant et de faible intensité de lumière ultraviolette. Cela s’aggrave pendant les heures de pointe de midi et pendant la saison estivale. Nous savons que la peau exposée au soleil vieillit par rapport à la peau protégée par des vêtements. , ce qui ne montre pas autant l’âge. « 

La peau vieillit également en raison du vieillissement chronologique et de facteurs environnementaux externes, notamment la pollution environnementale.

« Toutes ces agressions cutanées conduisent à la formation de radicaux libres qui provoquent une inflammation et dégradent le collagène », a déclaré Lu. « C’est l’une des raisons pour lesquelles une peau plus âgée est très différente d’une peau plus jeune. »

Lorsque les scientifiques ont créé les nanoparticules synthétiques de mélanine, ils ont modifié la structure de la mélanine pour avoir une capacité plus élevée de piégeage des radicaux libres.

« La mélanine synthétique est capable de piéger plus de radicaux par gramme que la mélanine humaine », a déclaré l’auteur co-correspondant Nathan Gianneschi, professeur Jacob et Rosaline Cohn de chimie, science et ingénierie des matériaux, génie biomédical et pharmacologie à Northwestern. « C’est comme la super mélanine. Elle est biocompatible, dégradable, non toxique et transparente lorsqu’on la frotte sur la peau. Dans nos études, elle agit comme une éponge efficace, éliminant les facteurs nocifs et protégeant la peau. »

Une fois appliquée sur la peau, la mélanine reste en surface et n’est pas absorbée par les couches situées en dessous.

« La mélanine synthétique stabilise et place la peau sur une voie de guérison, que nous observons à la fois dans les couches supérieures et dans tout le corps », a déclaré Gianneschi.

Pivoter vers une nouvelle théorie

Les scientifiques, qui étudient la mélanine depuis près de 10 ans, ont d’abord testé leur mélanine synthétique comme écran solaire.

« Cela a protégé la peau et les cellules cutanées des dommages », a déclaré Gianneschi. « Ensuite, nous nous sommes demandés si la mélanine synthétique, qui sert principalement à absorber les radicaux, pouvait être appliquée localement après une lésion cutanée et avoir un effet cicatrisant sur la peau ? Il s’avère que cela fonctionne exactement de cette façon. »

Lu envisage que la crème à la mélanine synthétique soit utilisée comme booster de protection solaire pour une protection supplémentaire et comme exhausteur de crème hydratante pour favoriser la réparation de la peau.

« Vous pouvez le mettre avant de sortir au soleil et après avoir été exposé au soleil », a déclaré Lu. « Dans les deux cas, nous avons montré une réduction des dommages cutanés et de l’inflammation. Vous protégez la peau et la réparez simultanément. C’est une réparation continue. »

La crème pourrait également potentiellement être utilisée pour les ampoules et les plaies ouvertes, a déclaré Lu.

La crème topique calme le système immunitaire

Gianneschi et Lu ont découvert que la crème à la mélanine synthétique, en absorbant les radicaux libres après une blessure, calmait le système immunitaire. La couche cornée, la couche externe des cellules matures de la peau, communique avec l’épiderme situé en dessous. C’est la couche superficielle qui reçoit les signaux du corps et du monde extérieur. En calmant l’inflammation destructrice à cette surface, le corps peut commencer à guérir au lieu de devenir encore plus enflammé.

« L’épiderme et les couches supérieures sont en communication avec l’ensemble du corps », a expliqué Lu. « Cela signifie que la stabilisation de ces couches supérieures peut conduire à un processus de guérison active. »

Comment l’expérience a fonctionné

Les scientifiques ont utilisé un produit chimique pour créer une réaction vésiculeuse sur un échantillon de tissu cutané humain placé dans une assiette. Les cloques apparaissaient comme une séparation des couches supérieures de la peau les unes des autres.

« C’était très enflammé, comme une réaction à l’herbe à puce », a déclaré Lu.

Ils ont attendu quelques heures, puis ont appliqué leur crème topique à la mélanine sur la peau blessée. Au cours des premiers jours, la crème a facilité une réponse immunitaire en aidant dans un premier temps les enzymes piégeuses de radicaux de la peau à se rétablir, puis en stoppant la production de protéines inflammatoires. Cela a déclenché une cascade de réponses dans lesquelles ils ont observé des taux de guérison considérablement accrus. Cela comprenait la préservation des couches cutanées saines en dessous. Dans les échantillons qui n’ont pas subi de traitement à la crème de mélanine, les cloques ont persisté.

« Le traitement a pour effet de mettre la peau dans un cycle de guérison et de réparation, orchestré par le système immunitaire », a déclaré Lu.

La mélanine pourrait protéger les gens contre les toxines, notamment les gaz neurotoxiques

Gianneschi et Lu étudient la mélanine dans le cadre de programmes de recherche financés par le ministère américain de la Défense (DOD) et les National Institutes of Health (NIH). Cela implique d’examiner la mélanine comme colorant pour les vêtements, qui agirait également comme un absorbant pour les toxines présentes dans l’environnement, en particulier les gaz neurotoxiques. Ils ont montré qu’ils pouvaient teindre un uniforme militaire en noir avec de la mélanine et que cela absorberait le gaz neurotoxique.

La mélanine absorbe également les métaux lourds et les toxines. « Bien qu’il puisse agir de cette manière naturellement, nous l’avons conçu pour optimiser l’absorption de ces molécules toxiques avec notre version synthétique », a déclaré Gianneschi.

Les scientifiques poursuivent des applications cliniques et des essais pour tester l’efficacité de la crème à la mélanine synthétique. Dans un premier temps, les scientifiques ont récemment réalisé un essai démontrant que les mélanines synthétiques ne sont pas irritantes pour la peau humaine.

Compte tenu de leur observation selon laquelle la mélanine protège les tissus biologiques des rayonnements à haute énergie, ils supposent que cela pourrait constituer un traitement efficace contre les brûlures cutanées dues à l’exposition aux rayonnements.

Ces travaux prometteurs pourraient bien offrir à l’avenir des options de traitement aux patients atteints de cancer et soumis à une radiothérapie.

Parmi les autres auteurs du Nord-Ouest figurent Michael Demczuk, Madison Ernst, Spencer Evans, Cuong Nguyen, Florence Son, Navjit Paul, Naneki McCallum, Omar Farha, Stephen Miller et Dan Xu.

La recherche a été financée par la subvention U54 AR079795 de l’Institut national de l’arthrite, des maladies musculo-squelettiques et cutanées du NIH et par la subvention FA9550-18-1-0142 du DOD.

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