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Etude de la cuticule du cheveu en microscopie confocale
Image 3D d’un cheveu pathologique (pili annulati). Les écailles sont plus petites que pour le cheveu normal. Nous pouvons distinguer de très petits détails comme la rugosité du bord des écailles, la taille des écailles, l’angle entre l’axe du cheveu et les écailles. Ces informations sont intéressantes dans l’étude des maladies du cheveu ainsi que dans l’évaluation de l’effet des traitements capillaires.
Image d’un cheveu Pili Annulati, reconstruite à partir d’une séquence d’image obtenue en microscopie confocale.
  Figure 1

La microscopie confocale est utilisée pour la réalisation de sections optiques de matériaux biologiques translucides marqués en fluorescence comme les cheveux ou les cellules.

Dans le but de mettre en place des procédures de routine spécifiques à l'étude des cheveux, a été développée en collaboration avec le laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS) à Toulouse, une technique de visualisation et de reconstruction 3D à partir de séquences d'images réalisées en microscopie confocale (Figure 2-a).

Image 2D contenant l'information 3D d'un cheveu normal. Les écailles sont régulières et perpendiculaires à l'axe du cheveu
Figure 2-a  

Un microscope confocal LSM3 de Zeiss est utilisé pour numériser en noir et blanc des objets marqués en fluorescence.
Tous les types de fluorescence à l'exception de l'ultraviolet, peuvent être analysés en utilisant la gamme de lumière laser adéquate.
Les cheveux sont marqués par immersion pendant 30 minutes dans une solution aqueuse à 1% de rhodamine, et chauffés à 50°C.
Après un rinçage au chloroforme et un séchage à l'air, les échantillons de cheveux sont montés sur des lamelles de verre (grossissement 1600).
La fluorescence est obtenue à l'aide d'un laser Argon à 488 nm.
Les images des séquences sont acquises tous les 500 nm sur l'axe Z, avec un nombre de sections compris entre 50 et 150 par cheveu (Figures 3a-b).


Image obtenue à partir du microscope confocal : profondeur 5 µm. Cheveu pili annulati
Figure 3-a  
Image obtenue à partir du microscope confocal : profondeur 20 µm. Cheveu pili annulati.
Figure 3-b  

Les images confocales initiales possèdent un très faible niveau de bruit ce qui autorise un traitement sans filtrage numérique et sans perte d'information.
Les images obtenues avec cette procédure sont d'excellente qualité.
Une quantification numérique permet de caractériser en terme de rugosité la cuticule des cheveux (forme, taille, rugosité du bord des écailles, angle d'inclinaison, densité des écailles etc.) (Figure 2-b).

Même cheveu après 14 jours d'irradiation solaire simulée. Les écailles sont fortement érodées
Figure 2-b  

Cette quantification 3D du relief cuticulaire n'est pas possible en microscopie électronique à balayage qui n'autorise qu'une visualisation pseudo tri- dimensionnelle de la surface (Figure 4)

Image de cheveu normal en microscopie électronique à balayage
Figure 4  
J.M. LAGARDE
Laboratoire de
Biométrologie Cutanée.
Centre Jean-Louis Alibert,
Institut de Recherche
Pierre Fabre. Toulouse.