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Exploitation pédagogique : Aspects cellulaires de la pigmentation

Par salame, publié le 18/08/2012, mise à jour le 09/10/2019

Exploitation pédagogique : Aspects cellulaires de la pigmentation

1 – Cette première partie du dossier qui peut être utilisée plus ou moins complètement dans les trois classes du second cycle est avant tout une source d’informations servant de support pour envisager les autres parties. Dans ces dernières, on fait souvent référence aux mélanocytes, kératinocytes, aux pigments mélaniques, à la structure de l’épiderme, notions qui sont explicitées dans cette partie introductive.

2 – L’exploitation de cette partie peut être introduite par une approche sur la diversité de la couleur de la peau des populations humaines grâce au document sur « la répartition mondiale de la couleur de la peau ». Cette approche macroscopique se prolonge aisément par l’étude des caractéristiques cellulaires à l’origine de cette diversité. En classe de première S notamment, on aboutit à la perception des différents niveaux de définition du phénotype.

3 – Les premiers documents sur la structure de la peau et de l’épiderme ainsi que celui sur  la définition des phototypes, permettent de poser la question de la nature des caractéristiques cellulaires de l’épiderme qui sont à l’origine de la diversité de la couleur de la peau. A priori, on peut penser que l’épiderme des peaux foncées est plus riche en mélanocytes, cellules productrices de mélanine, que l’épiderme des peaux claires. Le document sur la densité des mélanocytes, montre que cette hypothèse n’est pas exacte et que c’est même la situation inverse. Notamment en seconde, ce document présente donc l’intérêt d’amener les élèves à réfuter une hypothèse qui semble solide.

4 – Le nombre total de mélanosomes, particules où est localisée la mélanine, est de 0,23 /µm2 dans l’épiderme d’une personne de phototype 1, alors qu’il est de 2,55/ µm2 chez une personne de phototype VI à la peau très noire. La richesse en mélanosomes d'une peau très noire est donc plus de 10 fois supérieure à celle d'une peau très claire.

Dans les deux types de peau, le plus grand nombre de mélanosomes se trouve dans la couche basale de l’épiderme ; il diminue ensuite vers la surface. Cependant les mélanosomes des personnes de phototype I sont quasi absents des strates les plus superficielles, notamment de la couche cornée, alors qu’ils persistent dans une peau de phototype VI . Dans ce dernier cas, tout l’épiderme forme un écran mélanique protégeant notamment les cellules de la couche basale qui se divisent à un rythme rapide (tout l’épiderme est renouvelé en un mois environ) de l’effet nocif des rayons UV.

Puisque les kératinocytes, formés dans la couche basale, s’en éloignent au fur et à mesure de la production de nouvelles cellules, la réduction du nombre de mélanosomes dans les couches superficielles de l’épiderme implique une dégradation de ces mélanosomes au cours de leur trajet vers la surface.

5 – Une différence importante entre les épidermes de phototypes I et VI porte sur la disposition des mélanosomes dans les kératinocytes. La majorité des mélanosomes d’un épiderme de phototype I sont groupés en ensembles de 2 à 10, chaque ensemble étant limité par une membrane. Ceux d’un épiderme de phototype VI sont majoritairement isolés.  Cette différence contribue à une plus grande dispersion des mélanosomes  dans les kératinocytes d’une personne de phototype1. On peut noter toutefois un caractère commun à tous les épidermes : les mélanosomes sont situés vers le pôle apical des cellules, formant une sorte de chapeau au-dessus du noyau.

On note aussi une différence statistique dans la dimension des mélanosomes : ceux d’un épiderme clair sont plus petits que ceux d’un épiderme sombre.

6 – Comme on pouvait s’y attendre d’après le nombre de mélanosomes, la quantité totale de mélanine augmente du phototype I au phototype VI. Les valeurs moyennes sont de 74ng (phototype I), 181ng (phototypes II et III) , 299 (phototypes IV et V) et 970 ng (phototype VI) de mélanine, et cela par mg de peau humide.

Sur le graphique, il faut faire attention aux échelles, celle relative à la phéomélanine est différente de celle de l’eumélanine. On a ainsi l’impression que chez les personnes de phototype I, l’épiderme est plus riche en phéomélanine qu’en eumélanine. Cela n’est pas exact : la quantité de phéomélanine ne représente que 22% de la mélanine totale. Néanmoins ce pourcentage de phéomélanine est nettement supérieur à celui trouvé dans les autres phototypes (2,6% pour le phototype VI)

7- Le document réunissant les données sur le nombre de mélanosomes et sur la quantité de mélanine permet de faire un bilan sur les différences entre les phototypes. Les phototypes clairs sont caractérisés par un nombre de mélanosomes nettement inférieur à celui des phototypes sombres, ce qui entraîne une richesse en mélanine plus basse, dans les mêmes proportions. Avec la distribution différente des mélanosomes dans les kératinocytes, cela rend compte des différences de couleur de la peau à l’échelle macroscopique. Les différences entre le rapport phéomélanine/ eumélanine des différents phototypes a un impact plus faible mais néanmoins réel.

8 – Les schémas sur les caractéristiques des épidermes des européens, des asiatiques, des africains, peuvent permettre de suivre une démarche un peu différente. On peut commencer par faire trouver ce qu’indiquent ces schémas puis faire retrouver ensuite les documents qui confirment les notions illustrées par ces schémas, et ceux qu’ils ne prennent pas en compte.