Diode électroluminescente pour l'acné, les cicatrices et la peau photolésée
Luiza Pitassi Service de dermatologie, Département de médecine, Université d'État de Campinas (UNICAMP), Campinas, SP, Brésil
Résumé
La thérapie par diodes électroluminescentes a été découverte à la fin des années 1960 mais n'a été largement appliquée en dermatologie que récemment pour traiter un large éventail de maladies cutanées, notamment le photovieillissement, les cicatrices et l'acné. Depuis l'introduction de la photobiostimulation dans la médecine, l'efficacité et l'applicabilité de diverses sources de lumière ont été étudiées en profondeur. La photomodulation par diodes électroluminescentes est une technologie non thermique utilisée pour moduler l'activité cellulaire par la lumière ; les photons sont absorbés par les chromophores mitochondriaux des cellules cutanées. Divers effets bénéfiques des diodes électroluminescentes à des intensités relativement faibles ont été rapportés, en particulier dans les indications où la stimulation de la cicatrisation, la réduction de la douleur et de l'inflammation, la restauration de la fonction et le rajeunissement cutané sont nécessaires. La thérapie par diodes électroluminescentes est sûre, non toxique et non invasive, et aucun effet indésirable n'a été rapporté dans la littérature publiée.
Mots-clés Diodes électroluminescentesPhotobiostimulationPhotomodulationLuminothérapie de bas niveauTechnologie non thermiqueActivité cellulaireChromophores mitochondriauxInflammationRestauration de la fonctionAcnéCicatricesRajeunissement cutanéPeau photolésée
Introduction
La luminothérapie est utilisée dans de nombreuses cultures depuis des millénaires comme modalité thérapeutique pour traiter divers problèmes de santé (Barolet 2008). La photobiomodulation, également appelée luminothérapie de bas niveau (LLLT), est une technique médicale dans laquelle l'exposition à une lumière laser de bas niveau ou à des diodes électroluminescentes (LED) stimule la fonction cellulaire, entraînant des effets cliniques bénéfiques (Dincer 2000).
La diode électroluminescente (LED) est un dispositif semi-conducteur disponible dans des longueurs d'onde allant de l'ultraviolet (UV) au visible en passant par le proche infrarouge (PIR), qui convertit le courant électrique en une bande étroite non cohérente du spectre électromagnétique. Les LED semblent avoir un large éventail d'applications en dermatologie. En raison de la combinaison d'un degré élevé de pénétration dans la peau et d'une absorption par les composants de la chaîne respiratoire, la lumière dans la gamme spectrale de 600 à 1300 nm est utile pour favoriser la cicatrisation des plaies, réduire l'inflammation, soulager la douleur et le rajeunissement cutané (Anderson et Parrish 1981 ; Barolet et al. 2009).
Les LED n'agissent pas par un mécanisme ablatif ou thermique, mais plutôt par un effet photochimique comparable à la photosynthèse chez les plantes, par lequel la lumière est absorbée et induit une modification chimique. La photothérapie se caractérise par sa capacité à induire des processus photobiologiques dans les cellules. La pénétration tissulaire efficace de la lumière et la longueur d'onde spécifique de la lumière absorbée par les photoaccepteurs sont deux des principaux paramètres à prendre en compte en luminothérapie (Huang et al. 2011).
Les LED présentent un avantage supplémentaire par rapport aux lasers : elles permettent de combiner des longueurs d'onde dans des réseaux de différentes tailles, stimulant ainsi un plus large éventail de types de tissus. Les LED se dispersent sur une plus grande surface que la plupart des lasers et peuvent être utilisées lorsque de grandes zones sont ciblées, ce qui réduit les temps de traitement (Barolet 2008).
La LED a été inventée à la fin des années 1960 mais n'a été largement appliquée en dermatologie que récemment. Au cours des 15 dernières années, une meilleure compréhension de la photobiologie et une demande accrue de traitements dermatologiques peu invasifs mais efficaces ont conduit à un intérêt croissant pour les dispositifs LED (Opel et al. 2015).
La photomodulation par LED peut être utilisée seule ou en association avec divers procédures de rajeunissement. En dermatologie, les LED ont des effets bénéfiques sur les rides, les cicatrices d'acné, les cicatrices hypertrophiques et la cicatrisation des brûlures, et peuvent réduire les dommages liés aux UV à la fois comme traitement et comme mesure prophylactique (Vecchio et al. 2013).
La photobiomodulation par LED est la catégorie la plus récente de luminothérapies non thermiques et une alternative efficace pour divers traitements médicaux, sans effet indésirable rapporté dans la littérature publiée lorsqu'elle est utilisée correctement.
Historique
Les bienfaits de la lumière solaire dans le traitement des maladies cutanées ont été utilisés comme la première forme de luminothérapie dans l'Égypte ancienne, l'Inde et la Chine (Barolet 2008). En 1904, Niels Finsen a remporté le prix Nobel de physiologie et de médecine pour ses travaux sur l'utilisation de lampes à arc pour traiter la tuberculose cutanée et de la lumière rouge pour prévenir les cicatrices de la variole (Hamblin et al. 2015).
La thérapie par laser (lumière) de bas niveau (LLLT), également appelée photobiomodulation, a été découverte à la fin des années 1960 par le chirurgien Endre Mester à Budapest, en Hongrie.
Mester a commencé une série d'expériences laser pour évaluer le potentiel cancérigène des lasers en utilisant un laser rouge rubis de basse énergie (694 nm) sur des souris. À la surprise de Mester, le laser n'a pas causé de cancer mais a plutôt amélioré la croissance des poils autour de la zone rasée du dos de l'animal. Ce fut la première démonstration de photobiostimulation (Mester et al. 1968 ; Barolet 2008 ; Avci et al. 2013).
Dans les années 1990, l'Agence nationale de l'aéronautique et de l'espace (NASA) a développé des LED qui produisaient un spectre de lumière très étroit, ce qui a permis leurs premières applications cliniques (Calderhead 2007). L'application de la luminothérapie à l'aide des LED de la NASA améliorera considérablement les soins médicaux disponibles pour les astronautes lors des missions spatiales de longue durée. Les LED de la NASA stimulent les processus énergétiques de base dans les mitochondries (compartiments énergétiques) de chaque cellule, en particulier lorsque la lumière proche infrarouge est utilisée pour activer les produits chimiques sensibles à la couleur (chromophores, systèmes cytochrome) à l'intérieur. Les réseaux de LED de la NASA ont déjà volé sur des missions de la navette spatiale pour des études sur la croissance des plantes.
La Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis a approuvé des essais chez l'homme. L'utilisation de la luminothérapie par LED est une approche pour aider à augmenter le taux de cicatrisation des plaies dans l'environnement de microgravité, réduisant le risque que des blessures traitables ne deviennent des catastrophes de mission (Whelan et al. 2000).
Whelan et al. ont utilisé la LED initialement développée pour les expériences de croissance des plantes de la NASA dans l'espace pour évaluer les effets du traitement à la lumière proche infrarouge sur des plaies dans un modèle de souris génétiquement diabétique, et ont constaté que certains gènes de régénération tissulaire sont significativement régulés à la hausse lors du traitement par LED.
Les LED développées par la NASA offrent une alternative efficace aux lasers. Ces diodes peuvent être configurées pour produire plusieurs longueurs d'onde ; peuvent être disposées en grands réseaux plats (permettant le traitement de grandes plaies) ; et ne produisent pas de chaleur. Il est également important de noter que la luminothérapie par LED a été considérée comme un traitement à risque non significatif par la FDA (Whelan et al. 2003).
Au cours de la période de près de 50 ans depuis la découverte de Mester, le nombre de maladies et d'affections pouvant être traitées efficacement par la LLLT a augmenté de façon exponentielle. N'étant plus confinée à la cicatrisation des plaies, à la douleur et à l'inflammation, de nombreux grands systèmes d'organes du corps tels que le cœur, le cerveau, les yeux, la moelle épinière, le tube digestif et les voies respiratoires peuvent bénéficier de la luminothérapie à condition d'utiliser la source de lumière, les paramètres et les méthodes d'administration corrects (Hamblin et al. 2015).
Mécanismes d'action
Les LED sont des semi-conducteurs complexes qui convertissent le courant électrique en lumière à spectre étroit incohérent. La photothérapie repose sur le transfert direct de l'énergie des photons incidents entre les photons entrants et le pool d'énergie cellulaire, entraînant une réaction clinique viable, mais sans chaleur ni dommage (Calderhead et al. 2015). Le mécanisme de base de la photothérapie implique l'absorption de l'énergie des photons incidents (photoréception), la transduction et l'amplification du signal au sein de la cible, suivies d'une photoréponse (Karu 1999).
La photobiomodulation est considérée comme stimulant la prolifération des fibroblastes, la synthèse de collagène, les facteurs de croissance et la production de matrice extracellulaire, et améliore la microcirculation cutanée en activant le système respiratoire mitochondrial des cellules (Lee et al. 2007a).
La photomodulation par LED a un effet sur la peau humaine qui est non thermique et très probablement médié par l'absorption de lumière par le cytochrome mitochondrial, en particulier la cytochrome c oxydase (CCO), qui est contenue dans la chaîne respiratoire. Cette enzyme complexe possède deux centres héminiques différents et deux centres cupriques différents, chacun pouvant être réduit ou oxydé, ce qui affecte le spectre d'absorption. Par conséquent, une cascade d'événements se produit dans les mitochondries, conduisant à la biostimulation de divers processus (Mahmoud et al. 2008 ; Avci et al. 2013 ; Weiss et al. 2005).
Le mécanisme de la LLLT est l'absorption de la lumière rouge et proche infrarouge par les chromophores présents dans les composants protéiques de la chaîne respiratoire située dans les mitochondries (Mahmoud et al. 2008). La principale cible thérapeutique pour les longueurs d'onde de lumière visible est l'enzyme cytochrome c oxydase dans la chaîne respiratoire mitochondriale des cellules cibles, entraînant une cascade induite par voie photochimique conduisant à la production d'adénosine triphosphate (ATP) et à une photoactivation cellulaire éventuelle (Karu 2007).
L'activation de la chaîne respiratoire est le point central et peut se produire par une modification des propriétés redox, une accélération du transfert d'électrons, la génération d'espèces réactives de l'oxygène, ainsi que l'induction d'un échauffement transitoire local des chromophores absorbants. Cela conduit à une augmentation de l'activité métabolique cellulaire des cellules ciblées, telle qu'une augmentation de l'ATP, une modulation des espèces réactives de l'oxygène, l'induction de facteurs de transcription, une modification de la synthèse de collagène et une stimulation de l'angiogenèse (Barolet 2008 ; Weiss et al. 2005 ; Opel et al. 2015).
L'activation des composants de la chaîne respiratoire stimule l'expression de gènes liés à la migration et à la prolifération cellulaires, des modifications de l'homéostasie cellulaire, des altérations des niveaux d'ATP ou d'AMPc, une modulation de la synthèse d'ADN et d'ARN, des altérations de la perméabilité membranaire, une alcalinisation du cytoplasme et une dépolarisation de la membrane cellulaire. Elle modifie également la production de facteurs de croissance et de cytokines (Mahmoud et al. 2008).
Les LED semblent affecter le métabolisme cellulaire en déclenchant des réactions photobiochimiques intracellulaires. Les effets observés incluent une augmentation de l'ATP, une modulation des espèces réactives de l'oxygène, l'induction de facteurs de transcription, une modification de la synthèse de collagène, une stimulation de l'angiogenèse et une augmentation du flux sanguin (Barolet 2008 ; Opel et al. 2015). La LLLT stimule l'expression de gènes liés à la migration et à la prolifération cellulaires ; elle modifie également la production de facteurs de croissance et de cytokines (Mahmoud et al. 2008 ; Evans et Abrahamse 2008).
Les types cellulaires importants pour la régénération de la peau et des tissus sont les fibroblastes, les kératinocytes et les cellules immunitaires (mastocytes, neutrophiles et macrophages), qui peuvent être stimulés à l'aide de longueurs d'onde spécifiques présentant des propriétés de pénétration tissulaire significatives (Huang et al. 2011).
Les LED sont de petits dispositifs robustes qui émettent une bande étroite de rayonnement électromagnétique allant de l'ultraviolet aux longueurs d'onde visibles et infrarouges. La lumière émise est disponible dans des longueurs d'onde allant de l'ultraviolet (UV) au visible en passant par le proche infrarouge (PIR) (247–1300 nm). La LED diffère des autres types de laser par sa faible intensité, qui entraîne de faibles variations de température (Weiss et al. 2005). Une différence significative entre les lasers et les LED est la manière dont l'énergie lumineuse est délivrée. La puissance de crête des LED est mesurée en milliwatts, tandis que celle des lasers est mesurée en watts. Les LED fournissent une délivrance beaucoup plus douce des mêmes longueurs d'onde de lumière par rapport aux lasers et à une sortie d'énergie nettement plus faible (Barolet 2008).
Alors que les procédures laser nécessitent des soins post-traitement intensifs et un temps d'arrêt prolongé et peuvent entraîner des complications, la thérapie par LED est un traitement efficace, sûr et non douloureux (Wunsch et Matuschka 2014).
Autres avantages par rapport aux lasers : la possibilité de combiner des longueurs d'onde avec des réseaux de différentes tailles. Les LED se dispersent sur une plus grande surface que les lasers et peuvent être utilisées lorsque de grandes zones sont ciblées, ce qui réduit le temps de traitement (Barolet 2008).
L'absorption de la lumière rouge et proche infrarouge par les molécules photoaccepteurs au sein des chaînes respiratoires peut entraîner une modification du statut redox des cellules et activer la synthèse d'acides nucléiques pour accélérer la prolifération cellulaire (Karu 1987, 1999).
Différentes longueurs d'onde ont différents chromophores et peuvent avoir divers effets sur les tissus. Les longueurs d'onde sont souvent désignées par leur couleur associée : lumière bleue (400–470 nm), verte (470–550 nm), rouge (630–700 nm) et PIR (700–1200 nm). La profondeur de pénétration tissulaire dépend principalement de la longueur d'onde de la lumière (Barolet 2008). Les longueurs d'onde de 630 à 900 nm peuvent pénétrer et être absorbées dans tout le derme papillaire.
Pour de meilleurs effets, la longueur d'onde utilisée doit permettre une pénétration optimale de la lumière dans les cellules ou tissus ciblés. Comme la cytochrome c oxydase est le chromophore le plus probable dans la LLLT, deux pics d'absorption sont pris en compte dans les spectres rouge (~660 nm) et PIR (~850 nm) (Karu et al. 2005 ; Barolet 2008).
L'analyse des profils d'expression génique dans les fibroblastes humains a révélé une influence de la lumière rouge de basse intensité de 628 nm sur 111 gènes différents impliqués dans les fonctions cellulaires, telles que la prolifération cellulaire ; l'apoptose ; la réponse au stress ; le métabolisme des protéines, des lipides et des glucides ; le métabolisme énergétique mitochondrial ; la synthèse et la réparation de l'ADN ; les fonctions antioxydantes ; et les fonctions liées au cytosquelette et aux interactions cellule-cellule (Zhang et al. 2003 ; Wunsch et Matuschka 2014).
La lumière rouge (gamme de longueurs d'onde de 620 à 770 nm), qui fait partie du spectre de la lumière visible, est capable d'activer le facteur de croissance des fibroblastes, d'augmenter le procollagène de type 1, d'augmenter la métalloprotéinase matricielle-9 (MMP-9) et de diminuer la MMP-1 du derme cutané en raison de sa capacité à pénétrer profondément dans la peau jusqu'à environ 6 mm ; elle est donc privilégiée dans la thérapie photodynamique (TPD). Une augmentation du nombre de fibroblastes et un infiltrat inflammatoire modéré après exposition ont été démontrés histologiquement (Barolet et al. 2009 ; Issa et al. 2009 ; Opel et al. 2015).
Les LED rouges ont la pénétration tissulaire la plus profonde des longueurs d'onde visibles et démontrent une réduction significative de l'épaisseur de l'épiderme, du matériel élastotique et de l'infiltrat inflammatoire dermique, ainsi qu'une augmentation du collagène et du procollagène de type I et III dans le derme supérieur. Le TGF-β est un facteur de croissance responsable de l'induction de la synthèse de collagène par les fibroblastes et est significativement augmenté après la TPD (Karrer et al. 2013).
En raison de la pénétration plus profonde de la lumière dans la peau, la lumière rouge est largement préférée dans la TPD et peut également exercer des effets anti-inflammatoires en régulant la libération de facteurs inflammatoires. Les types cellulaires importants pour la régénération de la peau et des tissus sont les fibroblastes, les kératinocytes et les cellules immunitaires (mastocytes, neutrophiles et macrophages), qui peuvent être stimulés à l'aide de longueurs d'onde spécifiques présentant des propriétés de pénétration tissulaire significatives (Calderhead et al. 2015).
La TPD implique typiquement l'application d'un photosensibilisant topique tel que l'acide 5-aminolévulinique (ALA) ou son ester méthylique (MAL), qui est activé par exposition à une source de lumière visible. Après activation d'un photosensibilisant par une lumière de longueur d'onde appropriée, des ERO, en particulier l'oxygène singulet, sont générées. En conséquence de la combinaison de la lumière, du photosensibilisant et de l'oxygène tissulaire, des ERO cytotoxiques se forment dans les tissus malades, induisant la nécrose et l'apoptose des cellules malignes et prémalignes (Hamblin et Demidova 2006). Les indications oncologiques, les kératoses actiniques, les carcinomes basocellulaires nodulaires ou superficiels et la maladie de Bowen sont des indications approuvées pour la TPD par ALA/MAL (Morton et al. 2002).
La TPD dans le traitement de l'acné repose sur le fait que Propionibacterium acnes contient des porphyrines endogènes, en particulier la coproporphyrine III (Babilas et al. 2005). Le module de lumière rouge est utilisé en complément de la photothérapie à lumière bleue pour favoriser la croissance de nouveaux tissus, améliorer la cicatrisation et stimuler le collagène, réduisant ainsi les ridules et les rides (Fig. 1).
L'effet bénéfique de la lumière rouge sur la cicatrisation des plaies peut s'expliquer par la prise en compte de plusieurs mécanismes biologiques de base, notamment l'induction de l'expression de cytokines et de facteurs de croissance tels que le VEGF responsable de la néovascularisation nécessaire à la cicatrisation des plaies (Hamblin et Demidova 2006).
La lumière proche infrarouge (IR), également appelée énergie infrarouge monochromatique, est censée stimuler la circulation en induisant la libération de guanylate cyclase et d'oxyde nitrique, qui favorise à son tour la vasodilatation et la production de facteurs de croissance ainsi que l'angiogenèse, conduisant à la cicatrisation ultérieure des plaies (Karu 1987 ; Opel et al. 2015) (Fig. 2).
Les LED IR constituent la bande d'onde supérieure à 760 nm et peuvent pénétrer la peau entre 5 et 10 mm. La lumière proche infrarouge de 830 nm a été utilisée pour traiter les plaies, la douleur, les ulcères, les lésions récalcitrantes, le rajeunissement cutané et l'acné vulgaire (Opel et al. 2015).
Un seul traitement de la peau normale par LED-LLLT de 830 nm par rapport à des témoins non irradiés a démontré une dégranulation photomédiée rapide des mastocytes à 48 h, accompagnée d'une réponse inflammatoire démontrée par ultrastructure avec l'apparition d'un nombre significativement plus élevé de mastocytes, de macrophages et de neutrophiles (Calderhead et al. 2008).
L'irradiation par LED avec une combinaison de longueurs d'onde, telles que 630 ou 660 nm combinées à 830 ou 850 nm, a augmenté le nombre de cellules et l'expression du collagène de type I plus que le traitement par chaque longueur d'onde seule et a diminué l'expression de la MMP-1 (Tian et al. 2012).
Lee et al. ont comparé les effets des traitements LED à 633 et 830 nm seuls et de la combinaison de 830 et 633 nm avec un groupe témoin. Bien que tous les groupes traités par LED dans cette étude aient montré des résultats macroscopiques et histologiques statistiquement significatifs par rapport aux témoins, le groupe à 830 nm s'est avéré supérieur aux autres groupes LED dans tous les aspects, y compris la collagénèse, l'élasticité cutanée, l'expression des inhibiteurs tissulaires de la métalloprotéinase matricielle 1 et la satisfaction subjective des patients (Lee et al. 2007a).
La lumière bleue (gamme de longueurs d'onde de 400 à 480 nm) est un rayonnement sans UV et semble exercer son effet sur l'acné via son influence sur Propionibacterium acnes et ses propriétés anti-inflammatoires (Fig. 3).
P. acnes contient des porphyrines d'origine naturelle, principalement la coproporphyrine et la protoporphyrine IX. L'absorption de la lumière bleue par ces molécules est censée induire un effet de TPD naturel avec destruction de la bactérie via la formation de radicaux libres oxygénés (Dai et al. 2012 ; Opel et al. 2015).
Un mécanisme d'action de la photothérapie pour l'acné est l'absorption de la lumière (en particulier la lumière bleue) par les porphyrines produites par P. acnes dans le cadre de son métabolisme normal et qui agissent comme des photosensibilisants endogènes (Lee et al. 2007a ; Avci et al. 2013). En raison de son efficacité à réduire la prolifération cellulaire, la lumière bleue est également propice au traitement des maladies hyperplasiques et de l'inflammation cutanée chronique.
L'utilisation d'une source de lumière LED à double longueur d'onde (rouge et bleue) améliore les résultats de la TPD pour l'acné et d'autres troubles sébacés. La longueur d'onde rouge (630 nm) peut atteindre les glandes sébacées, et la lumière bleue (405 nm) photoblanchit toute protoporphyrine IX (PpIX) résiduelle dans l'épiderme, réduisant ainsi la photosensibilité post-traitement (Barolet 2008).
La TPD topique est également un traitement du cancer cutané non mélanome et de l'amélioration du photovieillissement. La TPD implique typiquement l'application d'un photosensibilisant topique tel que l'acide 5-aminolévulinique (ALA) ou son ester méthylique (MAL), qui est activé par exposition à une source de lumière visible. En conséquence de la combinaison de la lumière, du photosensibilisant et de l'oxygène tissulaire, des ERO cytotoxiques se forment dans les tissus malades, induisant la nécrose et l'apoptose des cellules malignes et prémalignes (Gold et al. 2006 ; Szeimies et al. 2012).
Plusieurs études ont indiqué que l'exposition des patients à une combinaison de longueurs d'onde LED est plus efficace que la monothérapie. Cet effet synergique a été étudié sur divers troubles cutanés (Russell et al. 2005 ; Goldberg et al. 2006 ; Goldberg et Russel 2006 ; Lee et al. 2007a ; Park et al. 2014).
Indications
La revue de la littérature a révélé que différentes longueurs d'onde des dispositifs à diodes électroluminescentes utilisés en dermatologie ont de nombreux effets bénéfiques pour traiter un large éventail de maladies cutanées (tableau 1), y compris l'acné, les cicatrices et la peau photolésée, et les effets indésirables étaient soit légers, soit non rapportés. Il reste prudent de dépister les personnes atteintes de dermatoses photosensibles ou celles prenant des médicaments photosensibilisants, car ce sont des contre-indications au traitement. La prudence doit être soulignée en particulier chez les patients épileptiques et photophobes, surtout si les LED sont pulsées (Barolet 2008 ; Opel et al. 2015).
| Cicatrisation des plaies |
| Photorajeunissement |
| Cicatrices hypertrophiques et chéloïdes |
| Acné |
| Hyperpigmentation post-inflammatoire |
| Érythème |
| Œdème |
| Analgésie |
| Brûlure |
| Alopécie |
| Traitement par thérapie photodynamique (kératose actinique, maladie de Bowen et carcinome basocellulaire) |
| Vitiligo |
| Psoriasis |
| Rosacée |
| Herpès simplex |
Les longueurs d'onde dans la gamme 600–700 nm sont choisies pour traiter les tissus superficiels, et les longueurs d'onde entre 780 et 950 nm sont choisies pour les tissus plus profonds en raison de distances de pénétration optique plus longues à travers les tissus. En raison de l'existence possible d'une courbe dose-réponse biphasique mentionnée ci-dessus, il est difficile de choisir le bon dosage de lumière (en termes de densité d'énergie) pour toute condition médicale spécifique (Hamblin et Demidova 2006) (tableau 2).
| Couleur | Longueur d'onde (nm) | Traitement cutané | Durée du traitement |
|---|---|---|---|
| Rouge | 610–760 | Rajeunissement cutané, ridules, rugosité, teint, texture, taille des pores, dépigmentation, cicatrisation des plaies, cicatrices hypertrophiques, chéloïdes, œdème et érythème | 20–30 min par séance ; deux séances par semaine |
| Bleu | 450–500 | Acné, hyperpigmentation, chéloïdes, maladies cutanées fibreuses | 20–30 min par séance ; deux séances par semaine |
| Infrarouge | 850–940 | Rajeunissement cutané, cicatrices hypertrophiques, chéloïdes | 20–30 min par séance ; deux séances par semaine |
LED pour l'acné, les cicatrices et la peau photolésée
Acné
La photothérapie par lumière visible (principalement lumière bleue, lumière rouge ou une combinaison des deux) a été proposée comme modalité thérapeutique alternative pour traiter l'acné vulgaire. Un mécanisme d'action de la photothérapie pour l'acné est l'absorption de la lumière (en particulier la lumière bleue) par les porphyrines produites par P. acnes dans le cadre de son métabolisme normal et qui agissent comme des photosensibilisants endogènes (Avci et al. 2013).
La thérapie par lumière bleue (415 nm) est efficace pour activer la coproporphyrine III et la protoporphyrine IX, détruisant par la suite la bactérie P. acnes (Fig. 4). Il a été démontré qu'elle réduit significativement les lésions d'acné dans des études sur l'acné légère à modérée, inflammatoire et pustuleuse lors de l'irradiation sur huit à dix traitements (Goldberg et Russel 2006).
Le traitement à la lumière bleue semble également avoir des effets anti-inflammatoires sur les kératinocytes en diminuant la production induite par les cytokines des marqueurs IL-1 alpha et ICAM-1 (Shnitkind et al. 2006). La lumière LED bleue (400–470 nm) a une pénétration maximale allant jusqu'à 1 mm. Elle est la mieux adaptée au traitement des affections plus superficielles, telles que cibler P. acnes dans l'acné vulgaire (Opel et al. 2015). La lumière bleue appliquée aux colonies de P. acnes induit la photoexcitation des porphyrines bactériennes, stimule la production d'oxygène singulet et entraîne finalement la destruction photodynamique endogène de P. acnes (Lee et al. 2007b ; Joo et al. 2012).
Shalita et al. ont démontré l'utilisation de la lumière bleue (405–420 nm) pour le traitement de l'acné, en utilisant des expositions lumineuses de 10 min deux fois par semaine. Au total, 35 sujets présentant des lésions sur le visage et le dos ont été traités sur une période de 4 semaines ; 80 % ont démontré une amélioration significative des lésions faciales non inflammatoires, inflammatoires et totales, avec une diminution moyenne de 70 % du nombre de lésions inflammatoires 2 semaines après le dernier traitement (Shalita et al. 2001).
Morton et al. ont traité 30 patients atteints d'acné légère à modérée par des traitements LED bleus (415 nm) de 8, 10 ou 20 min sur une période de 4 semaines. Le nombre de lésions inflammatoires a diminué, avec un effet minimal sur les lésions non inflammatoires (Morton et al. 2005).
Tremblay et al. ont administré à des patients atteints d'acné inflammatoire légère à modérée deux traitements de 20 min par LED bleue (415 nm) par semaine pendant 4 à 8 semaines. Quatre-vingt-dix pour cent des patients étaient satisfaits du résultat. Objectivement, les patients présentaient une réduction de 50 % du nombre de lésions (Tremblay et al. 2006).
Le traitement à la lumière bleue est associé à des réductions significatives de la taille et du nombre des lésions, de la sévérité et de la rougeur des poussées, ainsi qu'à des améliorations de l'aspect général de la peau, de sa clarté, de son éclat, de son teint, de sa texture et de sa douceur (Ash et al. 2015 ; Opel et al. 2015).
La lumière rouge (633 nm) est moins efficace pour activer la coproporphyrine III que la lumière bleue mais est un activateur puissant de la protoporphyrine IX, également présente dans la bactérie P. acnes. Comme la lumière rouge pénètre plus profondément dans les tissus que la bleue, il est possible que la lumière rouge détruise activement les bactéries P. acnes résidant dans les régions inférieures de la glande sébacée (Goldberg et Russel 2006).
La lumière rouge est censée stimuler la libération de cytokines par diverses cellules, y compris les macrophages, et réduire l'inflammation. L'effet de la lumière rouge visible sur le réseau vasculaire local est également bien reconnu. La lumière rouge apporte plus d'oxygène et de nutriments dans la zone, aidant davantage à réduire l'inflammation et à améliorer le processus de réparation des plaies (Goldberg et Russel 2006 ; Sadick 2008 ; Avci et al. 2013 ; Sawhney et Hamblin 2014).
La combinaison de LED pour le traitement de l'acné est également prometteuse. La photothérapie par lumière mixte bleue-rouge, probablement en combinant une action antibactérienne et anti-inflammatoire, est un traitement sûr, efficace et non douloureux pour l'acné vulgaire légère à modérée, sans effets indésirables significatifs à court terme (Avci et al. 2013 ; Opel et al. 2015).
Karu a démontré que lorsque Propionibacterium acnes était exposé à la lumière bleue et rouge simultanément in vivo, il y avait une inhibition marquée de l'activité cellulaire par rapport à celle observée lorsque les lumières rouge et bleue étaient délivrées indépendamment (Karu 1999).
Lee et al. ont traité des patients atteints d'acné modérée avec une combinaison de dispositifs LED bleu (415 nm) et rouge (640 nm). Une amélioration de 34 % du nombre de comédons et une amélioration de 78 % du nombre de lésions inflammatoires ont été observées. La plupart des études ont révélé que l'amélioration des lésions inflammatoires était plus élevée que l'amélioration des comédons (Lee et al. 2007b). Kwon et al. ont démontré une diminution des lésions d'acné inflammatoires et non inflammatoires de 77 % et 54 % respectivement, après utilisation à domicile de LED combinées bleue et rouge (Kwon et al. 2013).
Bien que la lumière bleue ait été testée en association avec l'ALA dans le traitement de l'acné chez 20 patients, les patients ont présenté des effets indésirables plus importants, et les résultats n'étaient pas cliniquement significatifs par rapport à la LED bleue seule (Weinstabl et al. 2011 ; Opel et al. 2015).
La lumière rouge peut prévenir ou traiter l'hyperpigmentation post-inflammatoire de l'acné. Sur la base de l'analyse photographique et des mesures de la teneur en mélanine, la plupart des patients peuvent obtenir une réduction substantielle ou l'absence de lésions d'hyperpigmentation post-inflammatoire dans les zones traitées par LED (Barolet 2008). La thérapie par lumière rouge est généralement réalisée en utilisant des longueurs d'onde du spectre visible, 670 nm, une longueur d'onde absorbée par la mélanine. La quantité d'énergie lumineuse absorbée par les pigments de la peau, tels que la mélanine, doit être prise en compte lors de la conception d'un schéma thérapeutique de luminothérapie pour un patient. Afin d'obtenir la même délivrance d'énergie aux structures sous l'épiderme, les patients de types de peau 5 ou 6 sur l'échelle de Fitzpatrick nécessiteront une dose de lumière (fluence) plus élevée que les patients de types de peau 1 ou 2 (Brondon et al. 2007).
Diverses longueurs d'onde LED peuvent affecter la mélanogenèse dans les mélanocytes humains normaux. L'irradiation par LED à 830, 850 et 940 nm a réduit la mélanogenèse par diminution de l'expression de la tyrosinase sans exercer d'effets cytotoxiques. La longueur d'onde LED de 830 nm réduit également la synthèse de mélanine et pourrait être un outil thérapeutique utile pour traiter les patients atteints d'hyperpigmentation (Kim et al. 2012).
Papageorgiou et al. ont étudié les effets d'un traitement combiné à la lumière bleue et rouge dans une étude randomisée de 107 patients atteints d'acné légère à modérée. Les résultats ont montré une réduction de 76 % des lésions inflammatoires dans le groupe combiné. Ce résultat était significativement supérieur à celui obtenu par la lumière bleue seule (Papageorgiou et al. 2000).
La photothérapie LED combinant lumières bleue et rouge est un traitement efficace, sûr et non douloureux pour l'acné vulgaire légère à modérément sévère, en particulier pour les lésions d'acné papulopustuleuse (Lee et al. 2007b).
Cicatrices
Les cicatrices, les cicatrices hypertrophiques et les chéloïdes sont défigurantes sur le plan esthétique et psychosocial et peuvent amener les patients à rechercher divers traitements pour répondre aux préoccupations esthétiques et fonctionnelles attribuées à la cicatrisation. Les cicatrices hypertrophiques et les chéloïdes peuvent se former après une intervention chirurgicale et un traumatisme et se caractérisent par une prolifération fibroblastique et un dépôt excessif de collagène (Uitto et Kouba 2000 ; Lev-Tov et al. 2012).
Il a été démontré que les dispositifs à diodes électroluminescentes stimulent l'activité des fibroblastes et accélèrent la cicatrisation des plaies. Des études ont révélé le bénéfice possible des luminothérapies de bas niveau rouge et infrarouge pour améliorer les cicatrices. Il a été rapporté que la synthèse de collagène est réduite et que les métalloprotéinases matricielles interstitielles (MMP-1), la collagénase impliquée dans le renouvellement normal du collagène cutané, sont régulées à la hausse dans la peau âgée (Brondon et al. 2007).
Il a été proposé que les voies de signalisation de l'interleukine (IL)-6 jouent un rôle central dans ce processus et que l'inhibition de la voie IL-6 puisse donc être une cible thérapeutique prometteuse pour la prévention des cicatrices. Comme il a été démontré que la thérapie par LED diminue les niveaux d'ARNm de l'IL-6, elle pourrait potentiellement prévenir une cicatrisation aberrante (Ghazizadeh et al. 2007 ; Uitto 2007 ; Barolet 2008).
La photothérapie par LED utilisant la lumière proche infrarouge de 805 nm est une méthode pour prévenir ou atténuer le développement de cicatrices hypertrophiques ou de chéloïdes chez les patients ayant subi une exérèse chirurgicale ou une ablation laser CO2 de chéloïdes ou de cicatrices hypertrophiques (Mamalis et al. 2014).
Des études in vitro démontrent que la photothérapie par LED, à la fois aux longueurs d'onde rouge et proche infrarouge, peut supprimer la prolifération des fibroblastes et pourrait fournir une base mécanistique pour le traitement futur des chéloïdes (Barolet et Boucher 2010) (Fig. 5).
Des cicatrices traitées 15 min par jour pendant 30 jours avec un dispositif LED infrarouge (805 nm à 30 mW/cm2) ont montré une amélioration significative sans effets indésirables associés, comme en témoignent les améliorations du score VSS, la mesure de la hauteur de la cicatrice par topographie cutanée quantitative et l'évaluation clinique en aveugle des photographies (Mamalis et al. 2014).
Une étude récente a démontré que la lumière bleue de diode électroluminescente peut inhiber la prolifération et la vitesse de migration des fibroblastes dermiques de peau humaine adulte et est associée à une génération accrue d'espèces réactives de l'oxygène de manière dose-dépendante sans altérer la viabilité. La LED bleue pourrait contribuer au traitement des chéloïdes et d'autres maladies cutanées fibreuses (Mamalis et al. 2015).
Le potentiel de la TPD sur le tissu cicatriciel a déjà été étudié. Des études in vitro ont montré que la TPD-ALA induisait les métalloprotéinases matricielles dégradant le collagène (MMP)-1 et MMP-3 dans les fibroblastes dermiques tout en réduisant l'expression de l'ARNm du collagène de type 1 (Karrer et al. 2003). Une étude rétrospective en aveugle de Sakamoto et al. a trouvé que l'acide aminolévulinique (ALA) ou l'ester méthylique d'acide aminolévulinique (MAL) combiné à la LED rouge améliorait statistiquement l'aspect des cicatrices après deux traitements ou plus (Sakamoto et al. 2012).
Nie et al. ont rapporté un effet positif de la TPD chez un patient présentant une chéloïde persistante qui n'avait pas répondu à un certain nombre de traitements de routine. Après cinq séances de TPD-MAL, la couleur de la cicatrice s'était améliorée, et la chéloïde avait réduit de taille, était devenue plus plate, avec une réduction de l'érythème au niveau du bord environnant (Nie et al. 2010).
La TPD peut réduire la formation de cicatrices dans les chéloïdes, comme en témoignent l'absence de récurrence et l'amélioration des signes et symptômes ainsi que la diminution du flux sanguin, l'augmentation de la souplesse et la diminution des taux de collagène et d'hémoglobine (Ud-Din et al. 2013).
Peau photolésée
L'utilisation des LED pour le rajeunissement cutané est unique en ce qu'elle ne produit aucun dommage thermique. Il est proposé que des longueurs d'onde de lumière LED spécifiques soient absorbées dans la peau et utilisées pour moduler la fonction, la prolifération et la réparation cellulaires dans les tissus endommagés par le soleil, dans un processus appelé photobiomodulation (Baez et Reilly 2007).
La photobiomodulation est considérée comme stimulant la production de facteurs de croissance (facteur de croissance des fibroblastes, TGF, PDGF), la production de matrice extracellulaire et l'augmentation de la synthèse de collagène et de procollagène, et améliore la microcirculation cutanée en activant le système respiratoire mitochondrial des cellules (Lee et al. 2007a).
Un certain nombre d'études cliniques fournissent des preuves de l'efficacité de la thérapie par LED dans le photorajeunissement en utilisant diverses sources de lumière LED. Il a été démontré que les LED améliorent les affections cutanées endommagées par les UV, y compris le photovieillissement, suggérant que le mécanisme d'action entre les LED et le rayonnement UV est différent (Kim et al. 2012).
Trelles a suggéré que la thérapie par LED représente une approche potentielle dans la prévention anti-âge. La prévention peut être obtenue en irradiant une photoénergie de bas niveau avec des longueurs d'onde spécifiques qui, sur la base des résultats photobiologiques, peuvent stimuler à la fois les cellules épidermiques et dermiques (Trelles 2006).
Des études récentes suggèrent que la LLLT (en particulier le rayonnement rouge ou PIR) peut fournir une protection efficace contre les photodommages induits par les UV. Cela est censé être dû au fait que, plus tôt dans la journée (matin), les longueurs d'onde rouge/PIR du spectre solaire prédominent et préparent la peau au rayonnement UV potentiellement nocif qui prédomine plus tard dans la journée (midi/après-midi) (Barolet 2008 ; Sawhney et Hamblin 2014).
L'irradiation à la lumière rouge a augmenté la synthèse du facteur de croissance fibroblastique à partir de macrophages photoactivés et a accéléré la dégénérescence des mastocytes (Lam et al. 1986).
Il a été démontré que l'induction de la synthèse de collagène par les LED dans le spectre rouge se produit largement dans le derme papillaire. Barolet et al. ont montré que la thérapie par LED inversait la régulation négative du collagène et la régulation positive de la MMP-1. Cela pourrait expliquer les améliorations de l'aspect cutané observées chez les personnes traitées par LED. Ces résultats suggèrent que la LED à 660 nm est une stratégie sûre et efficace d'amélioration du collagène (Barolet et al. 2009).
La lumière rouge est utilisée pour augmenter la croissance de nouveaux tissus, améliorer la cicatrisation et stimuler le collagène, réduisant ainsi les ridules et les rides. Elle a également été utilisée pour améliorer la rugosité cutanée, la profondeur des rides, le teint, la texture, la taille des pores, la dyschromie, l'œdème et l'érythème (Sauder 2010).
Une étude split-face sur la LED rouge (633 nm) chez des patients ayant subi une blépharoplastie et un resurfaçage périoculaire a démontré une amélioration statistiquement significative de l'œdème, de l'érythème, des ecchymoses et de la douleur sur le côté traité du visage (Opel et al. 2015).
La lumière de longueur d'onde 830 nm (proche infrarouge) est absorbée dans la membrane cellulaire plutôt que dans les organites cellulaires, qui restent la cible lors de l'utilisation de lumière dans le spectre visible. L'irradiation à 830 nm a accéléré la transformation fibroblaste–myofibroblaste et la dégranulation des mastocytes. De plus, la chimiotaxie et l'activité phagocytaire des leucocytes et des macrophages sont améliorées lors de la stimulation cellulaire par cette longueur d'onde (Russell et al. 2005).
La photothérapie à longueur d'onde infrarouge avec LED à 830 nm a des effets anti-inflammatoires et est utile pour la régénération de la peau endommagée. La longueur d'onde de 830 nm est bien connue pour augmenter considérablement les potentiels d'action des cellules de cicatrisation, en particulier celles des stades inflammatoire et de remodelage, et entraînerait donc une résolution considérablement plus rapide des effets indésirables post-laser tels que l'érythème et la douleur (Russell et al. 2005 ; Trelles 2006).
Des travaux antérieurs ont été publiés sur l'utilisation combinée de la thérapie LED à 633 et 830 nm dans le traitement de la peau photovieillie. Il a été démontré que la lumière rouge (633 nm) augmente le facteur de croissance des fibroblastes et la synthèse de collagène dans la peau (Baez et Reilly 2007).
La longueur d'onde de 830 nm est bien associée à la photobiomodulation des cellules de cicatrisation : les mastocytes, les neutrophiles et les macrophages. Les doses suivantes de 633 nm se concentrent sur les fibroblastes mais maintiennent le niveau de réaction dans les autres cellules. Les deux longueurs d'onde sont bien associées à des augmentations du débit et du volume sanguins locaux, et la 830 nm stimule également la phase de remodelage transitionnel (Trelles 2006).
La synergie des lumières de longueurs d'onde 633 et 830 nm combine ces effets pour améliorer la prolifération des fibroblastes et ainsi augmenter la synthèse de collagène, ainsi que stimuler les lignées cellulaires inflammatoires telles que les mastocytes et les macrophages (Calderhead et al. 2015).
Goldberg et al. ont étudié la combinaison des traitements LED rouge (633 nm) et IR (830 nm) sur la peau photolésée et ont rapporté un assouplissement des rides périorbitaires chez 80 % des sujets. Il y avait une amélioration subjective de la douceur, de la finesse et de la fermeté. L'examen histologique a démontré une augmentation du nombre et de l'épaisseur des fibrilles de collagène (Goldberg et al. 2006).
Une amélioration de l'aspect cutané chez les personnes âgées ou photovieillies a été documentée après des traitements en série sur tout le visage ou split-face par lumière rouge (630, 633 nm) ou rouge en association avec l'infrarouge (830 nm) (Barolet et al. 2009).
Des résultats antérieurs ont corrélé l'activité des fibroblastes et les processus de remodelage de la matrice dermique, avec une augmentation de la densité du collagène intradermique et une réduction des signes de vieillissement (Lee et al. 2007a). Les mécanismes sous-jacents proposés incluent la photostimulation des molécules terminales de la chaîne de transport d'électrons et l'augmentation subséquente de concentration d'adénosine triphosphate (ATP), ainsi que l'activation sélective par la lumière des molécules d'eau, améliorant les échanges métaboliques et influençant les systèmes de transport ionique des membranes cellulaires (Wunsch et Matuschka 2014).
Un essai prospectif, contrôlé contre placebo, en double aveugle et split-face mené par Lee et al. a randomisé des patients présentant des rides faciales pour recevoir un traitement LED rouge (640 nm), IR (830 nm), les deux, ou un traitement fictif. Les patients ont présenté une réduction statistiquement significative de la sévérité des rides dans tous les groupes de traitement : 26 %, 33 % et 36 % respectivement. L'élasticité cutanée s'est également améliorée. Les analyses tissulaires ont mis en évidence une augmentation des fibres de collagène et élastiques à proximité de fibroblastes très actifs (Lee et al. 2007a).
Une étude réalisée avec un dispositif combinant lumière bleue à bande étroite (420 nm) et proche infrarouge (850–890 nm), avec 20 min d'exposition et une dose totale de 60 J/cm2, a démontré une amélioration spectaculaire du photorajeunissement cutané lorsqu'il est associé à des peelings à l'acide glycolique et à de la vitamine C topique (Fournier et al. 2006). Les traitements LED donnent de bons résultats après toute procédure entraînant érythème et irritation, y compris les peelings chimiques ou les lasers ablatifs, avec des niveaux de satisfaction très élevés.
La combinaison de longueurs d'onde LED a montré in vitro qu'elle améliore l'homogénéisation de la forme des cellules, la prolifération cellulaire et le niveau des protéines majeures impliquées dans le processus de cicatrisation (Chabert et al. 2015). Le système LED est reconnu pour ses propriétés cicatrisantes et anti-inflammatoires, ainsi que pour potentialiser les résultats des procédures cosmétiques faciales.
Conclusion
La photothérapie par LED est un traitement non ablatif, non thermique et non traumatique, qui stimule les activités et fonctions cellulaires par un effet photobiomodulateur.
La luminothérapie constitue une alternative sûre et efficace pour traiter l'acné, les cicatrices, la peau photolésée et divers troubles médicaux, sans effets indésirables ni temps d'arrêt rapportés pendant ou après le traitement par LED.
Messages à retenir
- Les LED sont non ablatives et non thermiques, ce qui les rend sûres pour tous les types de peau.
- Le traitement est mains libres et ne nécessite pas la présence d'un opérateur.
- Le spectre infrarouge est invisible à l'œil nu.
- La protection oculaire est obligatoire, tant pour le médecin que pour le patient.
- Les LED peuvent être utilisées comme traitement d'appoint de toutes les procédures laser.
- La thérapie par LED favorise la cicatrisation après intervention chirurgicale.
- Les résultats sont meilleurs lorsque les LED sont utilisées en association.
- La thérapie par LED est une modalité de traitement efficace, indolore et sans éviction.
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