Avec près de deux mètres carrés chez l’adulte, la peau est le plus grand organe du corps. La peau protège l’organisme des agressions physiques, microbiologiques et chimiques. Elle participe aussi à la régulation thermique et elle contribue aux interactions nerveuses, immunitaires et hormonales. La peau est aussi le plus grand organe sensoriel du corps et le premier fonctionnel, peau et cerveau provenant du même tissu embryonnaire, l’ectoderme. Ainsi, le bébé dans le ventre de sa mère perçoit très bien les caresses appliquées sur le ventre, les pressions de la sonde échographique et possède donc déjà le sens du toucher. Ce sens repose des millions de récepteurs situés juste sous l’épiderme voire dans le derme. Nous parlons de mécanorécepteurs pour ceux qui détectent préférentiellement les pressions, les vibrations ou les micro-étirements de la peau générés lorsque nous explorons un objet. Il existe par ailleurs des thermorécepteurs plutôt

impliqués dans la détection du froid, du tiède ou du chaud. Pour autant, nous savons aujourd’hui que cette spécificité est très relative. Par exemple, la sensibilité à la pression des disques de Merkel change selon la température des objets appliqués. Certains sont présents uniquement dans la peau glabre, sans poils, comme au niveau de la voûte plantaire où ils contribueront à réguler notre posture ou à l’extrémité des doigts où les jeunes détecteraient des textures de quelques dizaines de nanomètres, soit des millièmes de millième de millième de mètre. D’autres sont présents aussi dans la peau poilue, où certains situés autour des poils sont sensibles à des flux d’air très légers, ou encore des goulettes d’eau.

Au Centre de Recherche en Psychologie et Neurosciences (CRPN, UMR7077 CNRS – Aix-Marseille université, fédéré par l’Institut Carnot Cognition), une équipe travaille depuis de nombreuses années sur le sens du toucher à l’aide de méthodes psychophysiques classiques, comme des tests de sensibilité à des pressions fines ou de légères vibrations, mais aussi grâce à une technique originale unique en France, la microneurographie. En insérant une microélectrode dans un nerf superficiel, il est possible d’enregistrer les réponses électriques d’une seule fibre nerveuse reliée à un récepteur cutané et ainsi associer un signal nerveux aux perceptions de la personne testée lorsqu’elle touche une surface quelconque.

En travaillant sur la peau et notamment sur ses fonctions sensorielles, le laboratoire a souvent été sollicité par l’industrie cosmétique depuis ces vingt dernières années et la plupart de ces collaborations ont donné lieu à des publications scientifiques qui ont enrichi des questionnements fondamentaux.

Effets de l’âge sur la peau

Avec l’âge, l’architecture de la peau change. Les premiers signes de vieillissement cutané apparaissent après 30 ans, lorsque la synthèse de collagène, d’acide hyaluronique et d’élastine diminuent. Le collagène et l’acide hyaluronique servent à maintenir l’hydratation du derme ; l’élastine permet à la peau de reprendre sa position d’origine quand elle est pincée ou étirée. Avec l’âge, la couche la plus superficielle, le stratum corneum, se rigidifie et le derme s’amincit, ce qui contribue à la formation des rides. Nous ne pouvons pas grand-chose contre le vieillissement intrinsèque de la peau lié simplement au temps qui passe. Nous pouvons cependant limiter les effets du vieillissement extrinsèque en évitant le tabac, la pollution environnementale et surtout le soleil. L’exposition de la peau aux UV serait responsable de plus de 80 % des symptômes associés au vieillissement de la peau. Un cas clinique illustre bien les méfaits du soleil sur la peau. En 2012, The New England Journal of Medicine a publié la photographie d’un homme de 69 ans qui a été chauffeur routier pendant près de 30 ans¹ ; la partie gauche du visage exposée au soleil est toute ridée et on lui donnerait volontiers 90 ans, alors que la moitié droite ferait penser à un homme de 60 ans au plus.

L’ensemble des modifications subies par la peau vieillissante conduit à de nombreux troubles tels que la sécheresse cutanée, une plus grande sensibilité aux irritations, une dépigmentation, une capacité régénérative réduite à la suite de blessures, et une plus grande perméabilité aux substances toxiques. Ces troubles sont assez généralisés, car il est admis que la plupart des personnes de plus de 65 ans ont un trouble dermatologique et de nombreuses personnes en ont au moins deux. Bien que ces troubles soient rarement dangereux pour la santé, ils sont, comme toutes les atteintes dermatologiques, susceptibles de s’accompagner de détresse psychologique et contribuer à une perte de qualité de vie.

La cosmétique au service de la peau âgée

La cosmétique s’intéresse depuis longtemps au vieillissement cutané. Sachant que la population française vieillit avec l’augmentation de l’espérance de vie et qu’en 2035, la proportion des plus de 60 ans représentera 31 % de la population contre 22 % aujourd’hui, il s’agit-là d’un réel problème de société avec le marché économique correspondant. Actuellement, la plupart des produits locaux visent quatre cibles potentielles : une barrière chimique et mécanique susceptible de préserver l’intégrité physique de l’épiderme, lapréservation de la balance ionique de l’organisme, l’élimination des toxines, et enfin la protection contre les radiations solaires et les produits oxydants. La cosmétique propose aujourd’hui un certain nombre de produits qui ont fait leur preuve pour chacune de ces cibles. Nous pouvons citer ainsi l’acide hyaluronique ou les polyphénols de thé vert pour la préservation de l’épiderme, les extraits d’eucalyptus et l’huile de café arabica pour le maintien de la balance ionique, ou encore les vitamines C et E contre les processus oxydatifs liés ou pas à l’exposition au soleil. Tous ces produits ont une efficacité variable selon les protocoles, le type de peau, ou encore l’hygiène de vie des patients testés. Leur efficacité se heurte au fait qu’ils visent souvent un seul composant de la peau, voire une seule couche, alors que la peau est un ensemble complexe où tous les compartiments sont interconnectés, et dont la structure fine change selon les régions corporelles. Enfin, les études souffrent souvent de faiblesses méthodologiques ; ainsi, très peu sont conduites en double-aveugle contre placebo.

Au-delà de considérations esthétiques, la neurocosmétique

Au début des années 2000, l’ équipe du CRPN a collaboré avec le groupe L’Oréal où a été étudié l’impact d’un produit hydratant appliqué sur l’une des deux joues chez des femmes âgées d’environ 70 ans. Si comme nous pouvions nous y attendre, le taux d’hydratation du stratum corneum était significativement amélioré uniquement dans la joue exposée au produit 30 minutes après, le sens du toucher en termes de discrimination spatiale était aussi amélioré uniquement dans la joue exposée au produit, et cela s’accompagnait même de changements de réponse des quelques récepteurs tactiles enregistrés chez certains participants².

Cette étude publiée dans la première revue de dermatologie suggérait ainsi pour la première fois qu’une amélioration des propriétés mécaniques de la peau s’accompagne d’un meilleur sens du toucher. L’ étude souffrait cependant de plusieurs limites : un seul produit était testé, les effets étaient observés à très court terme et le test pour mesurer les capacités de discrimination tactile manque de fiabilité, et surtout il est réalisé en passif, alors que le sens du toucher est actif, nous devons bouger nos mains pour explorer un objet ou une texture.

Il a été résolu certains de ces biais dans des études plus récentes. Lors d’une collaboration avec un formuliste (groupe Anjac Health & Beauty), il a été développé un nouveau test d’évaluation du sens du toucher basé sur du toucher actif dont la résolution de l’ordre de dizaines de micromètres est bien plus fin que le test précédent proche du millimètre³. Il a été en double-aveugle les capacités de discrimination tactile chez des participants âgés de 60 à 75 ans avant et après un mois d’application quotidienne d’un produit cosmétique enrichi ou pas en composés hydratants. Seuls les participants exposés au produit enrichi avaient des performances tactiles meilleures après le mois d’application.

Les effets bénéfiques à long terme de produits cosmétiques sur la sensibilité tactile ont été confirmés lors d’une collaboration avec le groupe Clarins, où il a été montré que l’amélioration du sens du toucher s’accompagnait d’amélioration des propriétés physiques de la peau en termes de concentration en élastine⁴. Dans cette dernière étude, il a été comparé en double-aveugle les effets de l’application d’une huile hydratante enrichie ou pas en composés odorants. La peau exprime en effet des récepteurs olfactifs, donc sensibles aux odeurs, dont l’activation favorise la prolifération des kératinocytes, les principaux composants de l’épiderme, et les processus de réparation de la peau. Il semblerait donc que l’activation de ces récepteurs olfactifs améliore à la fois les propriétés physiques de la peau et le sens du toucher. En outre, les avantages des molécules odorantes pour la peau devraient être explorés, d’autant plus qu’ils ont déjà été étudiés pour traiter des brûlures. Outre les bienfaits directs des composés aromatiques pour la peau, il a été démontré dans différents pays que l’odeur d’un produit cosmétique, combinée à ses propriétés tactiles, augmentait le bien-être. Le toucher est donc bien une expérience multisensorielle dont les bénéfices dépassent largement de simples considérations esthétiques. Enfin, les effets délétères du vieillissement ne seraient pas homogènes selon les parties du corps. Ainsi, la peau glabre de la main vieillirait bien plus que la peau poilue de l’avant-bras et la joue, comme nous l’avons montré dans une collaboration récente avec le groupe L’Oréal⁵. En effet, la peau glabre des doigts s’assèche avec l’âge et les performances tactiles sont altérées, alors que ces paramètres sont préservés dans la peau poilue. L’application de produit hydratant augmente immédiatement l’hydratation de la peau et ce de façon plus intense dans la peau des doigts chez les personnes âgées. Nous avons également constaté que l’appréciation hédonique du toucher augmente avec l’âge, malgré une acuité tactile plus faible. Ainsi la perte de sensibilité tactile au niveau des doigts pourrait affecter l’auto-évaluation de la qualité de la peau d’autres zones corporelles. Il semble donc que les stratégies de soins de la peau à long terme devraient se concentrer sur l’hydratation de la main afin de préserver ses fonctions tactiles.

Grâce à tous ces travaux précédents, il a été récemment réalisé une méta-analyse du toucher dans le vieillissement sur un grand groupe de près de 100 femmes, en cours de publication⁶, Il y a été confirmé que la sensibilité tactile est clairement affectée sur la peau des doigts, alors que celle de la joue est étonnamment bien préservée tout au long de la vie : une douce caresse sur le visage sera donc toujours appréciée, peut-être de plus en plus avec l’âge. Tous ces travaux suggèrent donc que l’industrie cosmétique concentrée jusque-là sur la prévention du vieillissement de la peau pour des considérations esthétiques, la recherche d’une éternelle jeunesse, pourrait avoir un champ d’application beaucoup plus large, la neurocosmétique. Si nous considérons le fait que la peau glabre, sans poils, comme au niveau de la voûte plantaire vieillit moins bien que la peau poilue des bras ou de la joue par exemple, la perte de sensibilité tactile au niveau des pieds entraînera forcément des troubles de la régulation posturale. Quand on sait que les chutes sont la première cause de comorbidité chez nos aînés, un usage local de produits hydratants contribuerait à restaurer les fonctions tactiles des pieds, tout en apportant confort et bien-être aux personnes âgées, car le caractère hédonique de la cosmétique doit être non seulement préservé, mais surtout valorisé. C’est un facteur d’adhésion de la personne au « traitement ».

BodySense, une plateforme unique en France au service de la recherche fondamentale et appliquée

En résumant, nous recevons une multitude d’informations de notre corps, notamment de notre peau, de nos muscles et de notre environnement interne, sous la forme de signaux codés à partir de divers stimulus mécaniques, thermiques et chimiques. L’ équipe du CRPN utilise de nombreuses approches pour étudier au sens large la somesthésie et ces approches sont rassemblées dans la plateforme BodySense en cours de labélisation « Plateforme Aix-Marseille » (une initiative entre l’Aix-Marseille université, le CNRS et l’Inserm) développée ces dernières années. Située au CRPN du Campus St Charles de l’Université d’Aix-Marseille, la plateforme BodySense se consacre à l’étude des processus somatosensoriels humains, notamment le toucher, le toucher affectif, la température, la douleur et la proprioception. Des expériences sont menées sur l’homme en utilisant un certain nombre de méthodes, depuis la mesure des signaux physiologiques périphériques jusqu’à la perception.

Le développement de cette plateforme a été possible grâce à la recherche et les développements technologiques générés par des nombreux financements, incluant de l’ERC Consolidator ARTTOUCH, l’ERC Proof-of-Concept SOMATOSENSE et l’ANR UNTOUCH, obtenus par Rochelle Ackerley (DR CNRS). Puis, la plateforme a reçu des bourses spécifiques locales dans le cadre d’une ICR+ de NeuroMarseille et des investissements de notre laboratoire, le CRPN. La plateforme a été montrée par Rochelle Ackerley (DR CNRS), Roger Watkins (post-doc), Mariama Dione (post-doc) et Jean-Marc Aimonetti (MCU HDR AMU), qui ont des années d’expérience dans l’approche rare et unique en France, la microneurographie, qui ajoute une connaissance inédite dans la plateforme. La base de cette plateforme est triple : offrir des tests somatosensoriels humains, permettre l’utilisation conjointe de différentes approches et développer ces aspects. A ce jour, la plateforme comprend déjà de nombreuses mesures somesthésiques classiques comme les seuils de détection de la pression, l’acuité du toucher, la sensibilité thermale (chaud, froid), les seuils à la douleur, mais de nouveaux tests devraient être développés. Il a été déjà mis au point un nouveau test de discrimination tactile en toucher actif capable de détecter des différences de sensibilité de quelques dizaines de micromètres quand les tests classiques en toucher passif ont un seuil proche du millimètre³, un test de la détection des gouttes d’eau qui montre l’intégration du toucher et de la température⁷, et une évaluation de la composante hédonique du toucher. Ce dernier test composé d’un robot, le stimulateur tactile rotatrice, qui peut délivrer une caresse partout sur le corps qui est très contrôlée en termes de vitesse et de force. Après une caresse, le participant évalue sa perception de la stimulation, par exemple, son plaisir, intensité ou rugosité⁸. Ces tests psychophysiques sont complétés par des évaluations perceptives et des questionnaires sensoriels et émotionnels validés.

La plateforme offre également des mesures physiologiques non invasives, par exemple l’électroencéphalographie (EEG), l’électromyographie (EMG, les réponses musculaires), l’activité électrodermale (la sudation de la peau) et le rythme cardiaque, ainsi que la possibilité de la microneurographie. La microneurographie, les enregistrements directs des nerfs humains, est pratiquée à Marseille depuis plus de 40 ans. Les premières études publiées de la microneurographie venant de Marseille étudiaient les réponses des récepteurs dans la peau et les muscles en les vibrants^9,10. Après, une série d’études ont été publiées sur les effets cognitifs sur l’encodage des mouvements, par exemple, l’attention¹¹, les émotions¹², le retour visuel¹³, et les effets d’entrainement¹⁴. « Nous sommes également experts sur les enregistrements des récepteurs cutanée venant de la main et du bras, en particulaire, le toucher affectif¹⁵, explique l’équipe. Afin de raccourcir le temps d’approche du nerf, nous disposons d’une échographie à haute résolution, qui a beaucoup réduit la durée des expériences et qui a augmenté son efficacité. Pour cette dernière méthode, nous pouvons également utiliser l’échographie pour évaluer la profondeur de la peau. Au total, l’approche microneurographique est difficile et peu de chercheurs dans le monde la pratiquent, mais elle offre un apport considérable à la connaissance du fonctionnement du système nerveux périphérique chez l’homme ».

La plateforme dispose également d’autres capacités d’imagerie, y compris la pupillométrie et l’oculométrie, combinée à la réalité virtuelle/augmentée. En outre, elle dispose de systèmes de caméras permettant de suivre les mouvements en 3D et à grande vitesse, qu’il s’agisse de mouvements plus importants du corps ou de mouvements millimétriques de la peau. Il est possible d’enregistrer les microdéplacements de la peau causées par l’exploration de surfaces à l’aide d’une caméra à haute résolution. Il y a aussi des vibrateurs adaptés à toutes les articulations du corps pour étudier la contribution de mouvements réels ou simulés par vibration à la perception de différentes surfaces ou textures. A ce propos, il y a une imprimante 3D à haute résolution qui permet de créer des surfaces aux caractéristiques parfaitement définies (rugosité, fréquence spatiale…).

Cette expertise au sein de la plateforme Bodysense est mise à disposition des collègues chercheurs et enseignants-chercheurs des laboratoires d’Aix-Marseille, mais elle est aussi ouverte à des autres académiques et des partenaires industriels dans le cas de prestations et ou contrats de valorisation. « Nous continuons à développer et à affiner nos tests afin de mieux comprendre le traitement sensoriel de la peau et du corps chez l’homme. Nous espérons poursuivre ces développements fondamentaux par des tests cliniques afin d’améliorer les capacités de diagnostic et de pronostic pour les patients souffrant de troubles somatosensoriels, tels que la détection précoce des neuropathies périphériques grâce à des tests simples, non invasifs et non douloureux ».

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Références bibliographiques

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