Formules II : Quelques acides aminés formant la kératine
La kératine
On retrouve dans les kératinocytes 8 acides aminés (1) différents qui s’assemblent pour former des chaînes polypeptidiques et donnent lieu à une protéine (2) de kératine, dont le cheveu est composé à 95%. Suivant l'enchaînement de ces acides aminés, on distingue chez l'homme une vingtaine de kératines différentes, que l'on peut classer en 2 catégories : la kératine molle (l'épiderme) et la kératine dure (les phanères). La kératine a pour mission de protéger le cheveu grâce à ses propriétés particulières, comme l’insolubilité et la rigidité.
Voici deux molécules de kératine alpha attachées par des différentes liaisons :
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Des acides aminés se relient entre elles par des liaisons peptidiques.
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Les liaisons hydrogènes sont des liaisons non covalentes mais nombreuses. Ce sont des interactions électriques qui s’établissent entre un atome d’hydrogène d’une molécule lié à un atome très électronégatif et porteur d’un doublet non liant, comme l’atome d’oxygène dans ce cas-là, qui est à χ(O) = 3,44 (cf. tableau I ci-dessous). L’électronégativité est la capacité à un atome d’attirer des électrons d’autres atomes vers lui. Les liaisons hydrogènes permettent de maintenir la conformation hélicoïdale de la chaîne de kératine alpha en changeant la forme spatiale de la molécule. Elles peuvent facilement se rompre en présence d’eau. C’est pour cette raison que les cheveux se raidissent sous l’eau.
Le nombre d’électrons sur la couche externe manquants pour satisfaire la règle du duet ou de l’octet correspond au nombre de liaisons formés par l’atome.
Le nombre de doublets non liants équivaut au nombre d’électrons restants sur la couche externe divisé par deux.
Tableau I : Calcul des doublets non liants
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Lorsque deux acides aminés sont repoussés par les molécules d’eau, ils se rapprochent, formant une liaison hydrophobe.
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La liaison saline est une liaison électrovalentielle et non covalente, donc assez faible. Elle s’établit entre un atome ou une molécule chargé(e) positivement et un atome ou une molécule chargé(e) négativement.
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Deux acides aminés soufrés peuvent se relier en formant une liaison disulfure qui est une liaison covalente, donc forte.
Les molécules de kératine sont donc fortement liées ensemble, créant ainsi l’aspect élastique et rigide des cheveux.
La kératine possède deux types de formes spatiales :
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Kératine alpha : la configuration hélicoïdale est maintenue grâce aux liaisons hydrogènes (traits rouges présents sur la formule III entre O et H). Cette kératine est présente chez les humains naturellement.
Formule III : Kératine alpha
https://blogs.unimelb.edu.au/sciencecommunication/2013/10/21/chemistry-of-cosmetics-part-ii/
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Kératine béta : structure en feuillets plissés, elle s’obtient lorsqu’on étire une fibre de kératine alpha. Elle est présente dans des cheveux ayant subi un lissage au brushing.
La mélanine
La mélanine est synthétisée dans les mélanosomes au sein des mélanocytes.
Formule IV : Kératine béta
Dans les mélanocytes, on observe de nombreux mélanosomes à différents stades se transférant dans les kératinocytes voisins.
L’appareil de Golgi, présent sur ce schéma, a pour fonction principale de servir de lieu de transit et de réservoir pour les protéines fabriqués.
Les 4 stades des mélanosomes sont :
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Stades 1&2 : structure filamentaire ;
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Stade 3 : accumulation de mélanine ;
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Stade 4 : mélanosomes remplis de pigments.
La migration des mélanosomes aux kératinocytes est très importante car c'est les kératinocytes qui donnent les caractéristiques aux cheveux.
La synthèse de la mélanine est appelée mélanogenèse. D’abord, la tyrosine est hydroxylée par la tyrosinase (1). Elle donne naissance à la dopa qui est toujours sous l’influence de la tyrosinase et est oxydée en dopaquinone (2). Enfin, à partir de la dopaquinone, la production du type de mélanine dépends de la quantité de cystéine présente : si la quantité est faible, l’eumélanine va se former ; si la quantité est forte, la phaeomélanine est créée (3).
Chaîne de biosynthèse de la mélanine
http://mdevmd.accesmad.org/mediatek/mod/page/view.php?id=3419
Formule VI : l’eumélanine
Formule V : la phaeomélanine
: doubles liaisons conjuguées
Ces deux macromolécules possèdent des doubles liaisons conjuguées, la phaeomélanine en possédant 5 et l’eumélanine 13. Or, pour qu’ils donnent de la couleur, ils doivent en posséder 7. Le nombre de doubles liaisons conjuguées ne permet donc pas d’absorber dans le domaine du visible pour la phaeomélanine alors que l’eumélanine peut y absorber. Néanmoins, ils possèdent tous les deux différents groupes d’atomes, notamment des groupes auxochromes différents tels que -NH2 et -OH, ce qui explique leurs couleurs différentes et visibles.
La phaeomélanine est donc responsable des pigments clairs dans les cheveux alors que l’eumélanine est responsable des pigments foncés.
Vocabulaire:
(1) Le nom d'acide aminé provient du fait qu'ils possèdent une fonction amine (NH2) et une fonction acide carboxylique (COOH). Ils se distinguent par leur chaîne latérale, R, qui peut être un simple atome d'hydrogène, ou bien plus complexe.
(2) Les protéines assurent une mission spécifique à la protéine au sein de la cellule ou de l'organisme.
Schéma VI : Migration de mélanosomes vers les kératinocytes
http://technocoiff.chez.com/technocoiff/biologie/migratio.htm
: groupes auxochromes
La compostion chimique du cheveu : le cheveu coupé en quatre !