La mélanine est le nom du pigment biologique qui détermine la couleur générale de la peau et des cheveux chez l'homme. Les formes de mélanine sont responsables de la coloration dans le monde animal; par exemple, la coloration des ailes chez les oiseaux est produite par la mélanine. De plus, les cellules qui produisent de la mélanine, appelées mélanocytes, peuvent augmenter ou diminuer leurs niveaux de production de mélanine en réponse aux changements de l'environnement extérieur (par exemple, une augmentation ou une diminution de l'exposition au soleil).

Bien que la mélanine est encore connue principalement pour son rôle dans la physiologie, les chercheurs ont commencé à étudier la substance et ses dérivés pour déterminer si la mélanine pourrait avoir des applications dans une variété d'industries différentes.
Synthèse de la mélanine

La mélanine est produite par les mélanocytes cellules de l'épiderme ou couche externe de la peau (la couche la plus épaisse et la plus dure en dessous est appelée derme). Ces mélanocytes se trouvent dans la couche inférieure de l'épiderme, appelée la couche basale ou «couche basale». La mélanine se décline en plusieurs sous-types, le plus commun étant l'eumélanine et un type secondaire connu sous le nom de phéomélanine.

La mélanine est un produit chimique de masse moléculaire assez faible (318,3 g /mol, moins de deux fois celle du glucose). Sa formule moléculaire est C _{18H 10N 2O 4. Les personnes à la peau foncée n'ont en fait pas plus de mélanocytes que les personnes à la peau claire; au lieu de cela, chez les personnes à la peau plus foncée, une fraction plus élevée des gènes des mélanocytes responsables de la production de mélanine est activée. Cela signifie que beaucoup plus de mélanine est produite par cellule chez les personnes à peau foncée, et non pas que les personnes à peau foncée ont plus de cellules produisant le même niveau de production. Cela a des implications importantes dans l'anthropologie évolutionnaire, car cela suggère que les Européens à la peau claire d'aujourd'hui partagent une ascendance profonde avec les Africains dont la peau reste plus sombre aujourd'hui grâce à différentes conditions environnementales. De nombreuses personnes du nord-ouest de l'Europe ont perdu la capacité de développer un bronzage car le brin d'ADN dont elles disposent qui code pour la mélanine supplémentaire existe mais ne peut plus être activé. La capacité de ces personnes à tolérer la lumière ultraviolette (UV) en général est fortement réduite.}

Lors d'un examen microscopique, l'eumélanine apparaît brune, avec un aspect à grain fin. La substance ne diffuse pas la lumière dans une mesure appréciable, car on attend de quelque chose qui semble sombre. Les granules de mélanine individuels ont un diamètre maximal d'environ 800 nanomètres, soit un peu moins d'un millionième de mètre (de manière équivalente, un millième de millimètre). Cela distingue la mélanine de certains métabolites courants des pigments dans le sang, qui ont tendance à être plus gros et à diffuser plus de lumière, et sont de couleur verte, jaune ou brun-rouge par opposition au brun uni de la mélanine.
La fonction de la mélanine

Le but de Mélanine n'a rien à voir avec la vanité humaine et tout à voir avec la protection de l'organisme. Le rayonnement UV du soleil est un cancérogène bien connu et, dans des expositions suffisamment élevées, il peut entraîner un certain nombre de types de mélanomes apparentés, qui sont des tumeurs malignes de la peau. Les mélanomes peuvent être mortels; sur les quelque 54 000 Américains diagnostiqués chaque année avec un mélanome, quelque 8 000 en meurent. Le risque de mélanome malin chez les personnes d'ascendance européenne est 10 fois supérieur à celui des Afro-Américains.

Certaines personnes et certains animaux ont très peu de mélanine dans leur corps. Cette condition est connue sous le nom d'albinisme, et les personnes atteintes sont plus vulnérables aux dommages causés par les rayons UV du soleil.
Mélanine et pigmentation cutanée

Lorsque la mélanine est produite dans les mélanocytes, ce pigment est conditionné en granulés, un peu comme le façon dont le pigment vert chlorophylle est conditionné dans des "conteneurs" intracellulaires spécialisés dans les plantes. Lorsqu'ils sont stimulés par la lumière UV, dont le niveau total augmente dans la plupart des régions du monde à certaines périodes de l'année tout en diminuant dans d'autres, les mélanocytes produisent des granules de plus en plus gros, permettant à la peau des gens de s'adapter au cours de l'été et de devenir " bronzer." Comme indiqué, cependant, chez certaines personnes, cette capacité est génétiquement limitée et dans certains cas presque absente, tandis que chez d'autres, elle est essentiellement superflue. Vous avez sans aucun doute vu des personnes réputées sujettes aux coups de soleil, et peut-être vous-même: des personnes décrites comme "à la peau claire" et qui sont souvent couvertes de taches de rousseur avec une nuance de cheveux rouge. Ces individus, en tant que groupe, ont les défenses les moins efficaces contre les rayons UV et il est conseillé avec une insistance particulière d'éviter de sortir au soleil sans écran solaire, qui peut filtrer les rayons UV nocifs dans une large mesure.
Pigmentation de la peau et évolution humaine

Bien que trop peu de mélanine dans la peau puisse exposer les individus à un risque plus élevé de coups de soleil et de tumeurs malignes de la peau, les personnes ayant des niveaux inhabituellement élevés de mélanine dans le corps peuvent être prédisposées à une carence en vitamine D. En effet, la principale source de cette vitamine dans le corps est en fait un précurseur naturel de la vitamine D qui est converti en la forme active de la vitamine sous l'action du soleil. Étant donné que les surfaces plus sombres ont tendance à réfléchir plutôt qu'à absorber le rayonnement UV, les personnes à la peau plus foncée absorbent une plus petite fraction du rayonnement UV auquel elles sont exposées que les autres. Dans un sens, cela représente l'un des innombrables compromis évolutifs exposés dans le monde des êtres vivants.

Lorsque les descendants des humains modernes ont pénétré dans des espaces ouverts sous le couvert d'arbres pour chasser et chercher de l'eau , ils se sont exposés à plus de soleil. Dans le processus, ils devaient évidemment pouvoir tolérer non seulement plus de lumière, mais la chaleur supplémentaire qui allait avec. Afin de rester au frais dans le contexte d'une plus grande exposition au soleil, cela signifiait pouvoir transpirer plus abondamment et plus efficacement. Pour poivrer la peau avec une densité plus élevée de glandes sudoripares, quelque chose d'autre devait disparaître, et ce "quelque chose" était des cheveux. Les humains ont clairement encore des poils sur les bras, les jambes et le tronc (certains considérablement plus que d'autres) mais par rapport à d'autres singes, les humains ont perdu pratiquement tous leurs poils. En conséquence, la peau nouvellement capable de transpirer des premiers humains a été laissée plus sensible aux dommages du soleil. C'est à son tour stimulé l'augmentation des dépôts de granules de mélanine maintenant observée aux latitudes tropicales.

La carence en vitamine D a été mentionnée comme une conséquence indésirable de trop de mélanine dans la peau. La vitamine D est nécessaire pour que les intestins absorbent le plus efficacement les éléments calcium et phosphore. Ces deux éléments sont nécessaires à la bonne croissance et au bon maintien des os. Bien que certaines vitamines D puissent provenir de sources alimentaires telles que les jaunes d'œufs et certains poissons, 90% sont synthétisés dans la peau à partir de dérivés du cholestérol. Non seulement la vitamine D est donc nécessaire pour l'intégrité du squelette, mais elle peut également être utile pour prévenir certaines formes de cancer.
Autres utilisations de la mélanine

En 2017, un groupe de scientifiques de l'Université de Californie à San Diego a reçu une subvention de 7,5 millions de dollars pour étudier les utilisations potentielles de la mélanine qui ont été théorisées mais jamais formellement poursuivies. Les scientifiques impliqués dans le projet espéraient connaître la séquence des réactions impliquées dans la synthèse de mélanine à un niveau plus profond que ce qui avait été recherché précédemment, et mieux comprendre les différents types de mélanine eux-mêmes dans l'espoir de poursuivre la synthèse de produits chimiques apparentés avec certains des capacités de protection connues de la mélanine. La possibilité d'offrir aux matériaux non biologiques certaines des mêmes protections de base contre les dommages du soleil que la mélanine donne aux êtres vivants serait clairement un atout dans divers types d'industries, car les dommages causés par le soleil à la peinture et à divers services sont une préoccupation quasi universelle.