26/11/2013 : des cheveux et des poils


Pour continuer nos premiers pas dans la microscopie, les enfants et moi décidons à l'unanimité d'observer aujourd'hui des cheveux et des poils. Je servirai de cobaye et c'est dans la douleur que je disposerai une dizaine de mes chers spécimens dans une boîte de Pétri : cheveux bruns, cheveux blancs, poils de barbe, poils fins, etc.
Pendant que les enfants s'amusent à les détailler à la loupe binoculaire, j'en profite pour regarder sur internet la structure d'un cheveu. Mes cours d'histologie de première année ont bien besoin d'être rafraîchis.

Je lis que les cheveux comme les poils sont des phanères constitués à 95 % d'une protéine fibreuse : la kératine. Ils ont une partie intra-cutanée vivante, la racine, et une partie extra-cutanée non vivante, la tige. Chaque cheveu ou poil prend naissance dans un follicule pilo-sébacé, invagination de l'épiderme dans le derme, oblique et avec dans sa partie la plus profonde un massif cellulaire renflé : le bulbe pileux. La base de ce bulbe est déprimée par une zone pyramidale plus claire et vascularisée, la papille dermique, indispensable à la nutrition du poil. La papille est ensuite coiffée par une zone de prolifération cellulaire appelée la matrice. Elle se compose de cellules matricielles indifférenciées et de mélanocytes :
- Les cellules matricielles vont par mitoses successives se multiplier à un rythme débridé (le plus rapide de l'organisme !) et se différencier progressivement en cellules fusiformes, les kératinocytes. Au cours de leur différenciation dans le bulbe, le cytoplasme des kératinocytes va se charger en macrofibrilles de kératine (orientées parallèlement à l'axe de la cellule fusiforme) et en mélanosomes d'origine mélanocytaire.
- Les mélanocytes, sont de grandes cellules en forme d'étoile, situées préférentiellement dans la zone juste au-dessus de la papille. Ils vont sécréter la mélanine, un pigment brun responsable de la coloration du poil. Ils la stockent sous forme de vésicules, les mélanosomes qui seront ensuite transférés par le biais de leurs extrêmités dendritiques aux jeunes kératinocytes issus des cellules matricielles.
La prolifération de ces jeunes cellules kératinocytaires pigmentées va repousser vers le haut les cellules plus anciennes qui meurent et se rigidifient par kératinisation pour former la tige du poil qui va ainsi se développer. Le cheveu est donc coloré dès sa naissance et gardera sa couleur tout au long de sa vie.

En coupe, la tige d'un cheveux se compose de 3 parties :
- La moelle (ou médullaire) forme un canal central. C'est une substance molle et graisseuse formée de grosses cellules mortes, polyédriques et vacuolisées, peu pigmentées et non kératinisées, issues des cellules du sommet de la papille. La médullaire est absente durant l'enfance ou chez les cheveux très fins.
- Le cortex entoure la médullaire. Il est la partie essentielle de la tige et en représente environ 75 % du volume. Il se compose de vieilles cellules kératinocytaires allongées selon l'axe du cheveu, cornées et pigmentées de mélanine.
- La cuticule correspond à l'enveloppe externe. C'est une mince pellicule formée par la superposition en tuiles de cellules cornées, plates, transparentes, non pigmentées et sans noyau. Leur niveau de kératinisation y est encore plus avancé pour accroître leur résistance.

C'est à mon tour de regarder à la loupe. Aië ! Même au grossissement le plus fort, l'image est vraiment petite... Je ne m'attarde pas, il faut passer au microscope.

À l'objectif 10X, le résultat est nettement plus appréciable ! Suivant le niveau de focalisation, on voit les écailles de la cuticule ou par transparence le réseau longitudinal des fibres de kératine. Les différents types de poils et cheveux ont des aspects très variés. Mon fils de 4 ans voudra même participer en offrant grâcieusement un de ses cheveux pour la science.
Ci-dessous une compilation des différentes photos faites à l'objectif 10X.




1/ le spécimen le plus fin (tout en haut) sera le cheveu de mon fils. Il est blond et a les cheveux très fins. Je le constate quand je lui coupe les cheveux à la tondeuse. On a beau passer et repasser au même endroit il reste toujours des petits cheveux qui passent au travers. Alors qu'avec moi, en 2 passages, il n'y a plus rien qui dépasse.
Ce cheveu mesure 32 µm de diamètre. Les écailles de sa cuticule sont très faciles à voir. Sa couleur est très discrète, il est presque blanc.

2/ En dessous, il s'agit d'un de mes poils, fin et presque blond. Je l'ai cueilli au niveau de l'épaule. Il mesure 50 µm. À l'oeil nu, il ressemblait au cheveu de mon fils, mais je suis surpris de voir qu'à plus fort grossissement il est en réalité bien plus épais et pigmenté.

3/ En troisième position vient un de mes cheveux blancs. Il mesure 62 µm de diamètre. J'ai remarqué que les cheveux blancs sont légèrement plus fins que les bruns et que leurs écailles sont plus facilement visibles.

4/ Ensuite j'ai mis un cheveu qui avait l'air blanc à l'oeil nu, mais qui contenait une bande de pigmentation irrégulière tout le long. J'imagine que la production de mélanine ne s'arrête pas brutalement et qu'on assiste ici à un cheveu dont la pigmentation se réduit au fur et à mesure de sa pousse. Celui-ci mesure 68 µm de diamètre en moyenne.

5/ Le 5ème cheveu de la liste est un de mes cheveux bruns, prélevé dans la même zone que les 2 précédents. Il mesure environ 76 µm de diamètre. Le cortex interne se voyait bien, avec une texture striée le long de l'axe capillaire, hétérogène et marron. En revanche la cuticule était plus difficile à voir, masquée en partie par l'opacité du cortex.

6/ Puis j'ai mis un de mes poils blancs. Il poussait en bordure d'un naevus en relief que j'ai au niveau de l'épaule. Par rapport au cheveu, il est plus épais et son diamètre se rétrécit rapidement, lui donnant un aspect conique. Il n'est pas complètement blanc mais parcouru de quelques plages longitudinales pigmentées. À gauche de l'image il mesure 80 µm de diamètre, et à droite 100 µm.

7/ Enfin, tout en bas, j'ai apposé un poil de thorax brun. Il est conique comme le précédent. 100 µm de diamètre à gauche de l'image et 86 µm à droite.

Je n'ai pas mis de poils de barbe car ils était très pigmentés et complètement opaques à l'oculaire.

Ci-dessous une vue à l'objectif 40X du cheveu brun. Ce grossissement permet de mieux détailler la cuticule. On y devine par transparence le cortex strié et pigmenté en arrière-plan.




La même vue avec un cheveu blanc :




Et avec le cheveu blond de mon fils :




La partie terminale externe des poils ou des cheveux est effilée (sauf si on les coupe...). Ici une vue à l'objectif 10X d'un poil blanc.




L'autre extrêmité correspond au bulbe. Il est déjà visible l'oeil nu. Au microscope, on distingue bien les mélanocytes de ce poil de barbe brun, se densifiant à la base du bulbe, lui donnant un aspect moucheté. Ci-dessous, à l'objectif 10X :




La différence est évidente avec ce bulbe de poil blanc (ci-dessous au 4X) dont la matrice est complètement transparente. On note aussi qu'il n'y a pas de papille ici. Le bulbe est plein jusqu'à son extrêmité. C'est ce que l'on voit avec les cheveux ou les poils en fin de vie. À noter encore, les irrégularités sur la cuticule qui suit le bulbe et qui correspondent à du sébum et des débrits cellulaires de la gaine épithéliale entourant le poil dans son follicule pileux. Dernier détail, l'encoche sur la tige en haut à droite qui marque l'empreinte qu'a laissé la pince à épiler lors de l'arrachage.




Pour finir, on décide de mettre à contribution la maman, qui a de beaux et longs cheveux châtain avec des mèches miel. Nous y découvrirons un cheveu fourchu... Ah ! Une nouveauté à observer ! Vite, vite, sous l'objectif 10 X :




C'est superbe ! On voit une partie du cheveu qui se décolle comme une branche se scindant en 2.
Notez que pour voir la fourche en entier, j'ai fait une mosaïque de 2 images. C'est la première fois que j'en fait une avec le microscope.

À l'évidence, ma femme a les cheveux plus fins que moi puisque ce spécimen mesure 43 µm de diamètre. Il s'agit d'un cheveu "miel", donc coloré artificiellement.
D'ailleurs à ce propos, on constate que la coloration n'est pas simplement déposée sur la cuticule qui reste transparente, on la retrouve à l'intérieur du cheveu, dans le cortex ! Un petit tour sur internet m'apprend que les colorations permanentes utilisent un produit alcalin qui va permettre le gonflement de la tige et par ce biais écarter les cellules de la cuticule, ce qui autorise la pénétration des agents colorants à l'intérieur du cheveu.

Ici une vue à l'objectif 40X du départ de la fourche. On y constate à ce niveau un changement brutal de coloration du cheveu qui devient plus foncé. Je n'ai pas d'explication à ce phénomène. A priori, ce n'est pas de la nécrose puisque les cellules de la tige sont déjà mortes. Je pense plutôt à un phénomène d'oxydation au contact de l'air qui peut ici pénétrer l'intérieur du cheveu.




Et voilà, c'est tout pour aujourd'hui ! Encore des observations très intéressantes. Les enfants se sont bien amusés et moi j'ai appris plein de choses.


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