Une nouvelle méthode d'analyse de la structure de la peau à l'aide d'un type de rayonnement connu sous le nom de rayons T pourrait aider à améliorer le diagnostic et le traitement des affections cutanées telles que l'eczéma, psoriasis et cancer de la peau.

Des scientifiques de l'Université de Warwick et de l'Université chinoise de Hong Kong (CUHK) ont montré qu'en utilisant une méthode qui consiste à analyser les rayons T émis sous plusieurs angles différents, ils peuvent construire une image plus détaillée de la structure d'une zone de peau et de son degré d'hydratation que ne le permettent les méthodes actuelles.

Leur méthode est rapportée dans Advanced Photonics Research et pourrait fournir un nouvel outil aux scientifiques et aux cliniciens pour caractériser les propriétés de la peau chez les individus, pour aider à gérer et à traiter les affections cutanées.

Rayonnement térahertz (THz), ou des rayons T, asseyez-vous entre l'infrarouge et le WiFi sur le spectre électromagnétique. Les rayons T peuvent voir à travers de nombreux matériaux courants tels que les plastiques, céramiques et vêtements, ce qui les rend potentiellement utiles dans les inspections non invasives. Les photons de basse énergie des rayons T sont également non ionisants, ce qui les rend très sûrs dans les milieux biologiques, y compris la sécurité et le contrôle médical.

Seuls les rayons T traversant les couches externes de la peau (stratum corneum et épiderme) avant d'être réfléchis peuvent être détectés, car ceux qui voyagent plus profondément sont trop atténués. Cela fait de l'imagerie par rayons T un moyen potentiellement efficace de surveiller ces couches les plus externes. Pour tester cela, la lumière térahertz est focalisée sur la peau via un prisme, pour aligner le rayon dans un plan focal particulier. Selon les propriétés de la peau, cette lumière sera réfléchie légèrement différemment. Les scientifiques peuvent alors comparer les propriétés de la lumière avant et après son entrée dans la peau.

Cependant, la spectroscopie de réflexion THz standard présente des limites, et pour surmonter ces problèmes, les scientifiques à l'origine de cette nouvelle recherche ont plutôt utilisé l'ellipsométrie, qui consiste à focaliser les rayons T sous plusieurs angles sur la même zone de peau.

Ils ont démontré avec succès qu'en utilisant l'ellipsométrie, ils pouvaient calculer avec précision l'indice de réfraction de la peau (qui détermine la vitesse à laquelle le rayon la traverse) mesuré dans deux directions perpendiculaires l'une à l'autre. La différence entre ces indices de réfraction est appelée biréfringence - et c'est la première fois que la biréfringence THz de la peau humaine est mesurée in vivo. Ces propriétés peuvent fournir des informations précieuses sur la quantité d'eau dans la peau et permettre de calculer l'épaisseur de la peau.

Professeur Emma Pickwell-MacPherson, du Département de physique de l'Université de Warwick et du Département d'ingénierie électronique de CUHK, a déclaré :« Nous voulions montrer que nous pouvions effectuer des mesures ellipsométriques in vivo sur la peau humaine et calculer avec précision les propriétés de la peau. En imagerie par réflexion térahertz ordinaire, vous avez l'épaisseur et l'indice de réfraction combinés en un seul paramètre. En prenant des mesures sous plusieurs angles, vous pouvez séparer les deux.

« La peau hydratée aura un indice de réfraction différent de celui de la peau déshydratée. Pour les personnes souffrant de troubles cutanés, nous pourrons sonder quantitativement l'hydratation de leur peau, plus que les techniques existantes. Si vous essayez d'améliorer les produits de soin de la peau pour les personnes souffrant d'eczéma ou de psoriasis, nous serions potentiellement en mesure de faire des évaluations quantitatives de l'amélioration de la peau avec différents produits ou de différencier les types de peau.

"Pour les patients atteints de cancer de la peau, vous pouvez également utiliser l'imagerie THz pour sonder la peau avant le début de la chirurgie, pour avoir une meilleure idée de l'étendue de la propagation d'une tumeur. Le cancer de la peau affecte les propriétés de la peau et certaines d'entre elles sont invisibles car elles sont sous la surface. »

Dr Xuequan Chen, le premier auteur de l'étude et boursier postdoctoral du Département de génie électronique de CUHK, a déclaré:"Les rayons T sont connus pour être sensibles au niveau d'hydratation de la peau. Cependant, nous rappelons que la structure cellulaire du stratum corneum réagit également aux réflexions térahertz. Notre technique permet de sonder avec sensibilité cette propriété de structure, qui fournit des informations complètes sur la peau et il est très utile pour le diagnostic de la peau."

Pour tester leur méthode, les chercheurs ont demandé à des volontaires de placer leur bras sur la fenêtre d'imagerie de leur équipement à rayons T pendant 30 minutes, après acclimatation à la température et à la sécheresse ambiantes du laboratoire. En maintenant leur peau contre la surface de la fenêtre d'imagerie, ils empêchaient l'eau de s'échapper de leur peau sous forme de transpiration, un processus appelé occlusion.

Les chercheurs ont ensuite effectué quatre mesures à angle droit toutes les deux minutes pendant une demi-heure, afin qu'ils puissent surveiller l'effet de l'occlusion au fil du temps. Les rayons T étant particulièrement sensibles à l'eau, ils pouvaient voir une différence notable à mesure que l'eau s'accumulait dans la peau, suggérant que la méthode pourrait montrer à quel point un produit est efficace pour garder la peau hydratée, par exemple.

D'autres recherches se pencheront sur l'amélioration de l'instrumentation du processus et sur la façon dont il pourrait fonctionner en tant que dispositif pratique.

Le professeur Pickwell-MacPherson a déclaré:"Nous n'avons rien de vraiment précis pour mesurer la peau que les cliniciens puissent utiliser. Les dermatologues ont besoin de meilleurs outils quantitatifs à utiliser, et utiliser facilement.

"Si cela fonctionne bien, vous pourriez aller dans une clinique, mettez votre bras sur un scanner, votre courbe d'occlusion serait tracée et un produit adapté à votre peau pourrait être recommandé. Nous pourrions obtenir une médecine plus adaptée et développer des produits pour différentes réponses cutanées. Cela pourrait vraiment cadrer avec l'accent actuel sur la médecine sur mesure. »