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PRINCIPES GÉNÉRAUX

L’effet d’un laser est le résultat d’une interac-tion entre la lumière émise par le laser et la cible.Dans la peau, cette dernière peut être un chro-mophore biologique tel que la mélanine oul’oxyhémoglobine, ou un pigment particuliercomme un tatouage. La cible peut égalementêtre l’eau intracellulaire et le but poursuivi estune vaporisation cellulaire. L’effet du laser varieprincipalement en fonction de sa longueurd’onde, de la durée d’impulsion, et dépend dutype, de la taille et de la profondeur de la cible.

La lumière du laser doit traverser l’épiderme,puis une épaisseur plus ou moins importante duderme selon la position de la cible. La pénétrationvarie en fonction de deux paramètres qui, sont,d’une part, la longueur d’onde et, d’autre part, lataille des impacts. Plus la longueur d’onde aug-mente, plus la pénétration augmente (Tableau I).Par ailleurs, à puissance égale, plus l’impact estde grande taille, plus la pénétration est impor-tante, jusqu’à un certain niveau maximal.

La chirurgie laser en dermatologie et en der-mocosmétologie est en pleine expansion. Leséquipements disponibles ne cessent de croître etde s’améliorer (Fig. 1). Les effets biologiques etthérapeutiques attendus sont bien connus pourbeaucoup d’entre eux. Cependant, les industrielsdes lasers commercialisent leurs appareils trèstôt au cours de leur développement, parfois bienavant de connaître leur potentiel thérapeutiqueréel. Parfois aussi, les promesses ne sont pastenues. C’est ainsi qu’à ce jour, les lasers defaible puissance «soft lasers» n’ont pas fait lapreuve d’un quelconque bénéfice thérapeutique.

Le chromophore est d’une importance capi-tale sur l’effet biologique du laser. Chaque chro-mophore absorbe plus ou moins les photonsémis par le laser en fonction de leur longueurd’onde. L’absorption par la mélanine est trèslarge pour quasiment toutes les longueurs

d’onde, mais elle diminue progressivement avecl’accroissement de la longueur d’onde (Fig. 2).Les anomalies vasculaires dont le chromophoreest l’oxyhémoglobine absorbent fortement lalumière dans la fenêtre de 500 à 600 nm. Ilexiste deux pics d’absorption particulièrementélevés, l’un situé à 530 nm environ, l’autre situéautour de 580 nm. Les UVB sont également for-tement absorbés par l’hémoglobine, mais cettecaractéristique n’est pas utilisée dans cette indi-cation thérapeutique. L’eau absorbe fortementles infrarouges, ce qui est utilisé pour obtenir uneffet de vaporisation cellulaire.

La taille de la cible influence l’interaction entrel’irradiation laser et le tissu. Plus la taille est

(1) Chercheur qual i f ié, (2) Chargé de Cours adjoint,Chef de Laboratoire, (3) Assistant de Recherche, (4)Chargé de Recherche, (5) Chargé de Cours, Chef deService, CHU du Sart Tilman, Service de Dermatopa-thologie

TRAITEMENTS PAR LASERS ET LUMIÈRE PULSÉE

RÉSUMÉ : Nombreux sont les types de lasers qui peuvent exer-cer des effets spécifiques très différents sur la peau. Les appa-reils délivrant de hautes intensités de lumière pulsée peuventaussi exercer des effets comparables.MOTS-CLÉS : Epilation - Laser - Lumière pulsée

LASER AND PULSED LIGHT TREATMENTS

SUMMARY : Numerous types of lasers can exert different andspecific effects in the skin. Devices delivering high intensity ofpulsed light can exert similar effect.KEYWORDS : Epilation - Laser - Pulsed light

P. PAQUET (1), C. PIÉRARD-FRANCHIMONT (2), F. HENRY (3), V. GOFFIN (4), C. LETAWE (3), G.E. PIÉRARD (5)

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Longueur Laser Indice de Principaux d’onde (nm) pénétration chromophores

193 Excimer 0,5 Protéines

308 Excimer 40 ADN et Protéines

488 Argon 200 Mélanine,hémoglobine

514 Argon 300 Mélanine,(ion, colorant) hémoglobine

532 Nd: YAG 400 Mélanine,doublé/KTP hémoglobine

577,578 Colorant, vapeur 400 Hémoglobine,de cuivre mélanine

585-590, Colorant pulsé 600 Hémoglobine, 595,600 mélanine

694 Rubis 1200 Mélanine«Q-switched»

755 Alexandrite 1300 Mélanine«Q-switched»ou «long pulse»

1064 Nd : YAG 1600 Mélanine«Q-switched»ou «long pulse»

2100 Holmium 200 Eau

2940 Erbium - YAG 1 Eau

10600 C02 20 Eau

TABLEAU I : LONGUEUR D’ONDE ET INDICE DE PÉNÉTRATIONDES DIFFÉRENTS LASERS

TRAITEMENTS PAR LASERS ET LUMIÈRE PULSÉE

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importante, plus l’effet thermique nécessaire àune certaine efficacité est élevé. Cependant, uneffet thermique important engendre sa diffusionautour de la cible dans le derme ou l’épiderme. Ilpeut en résulter des effets secondaires de typeatrophie, achromie, ou cicatrice. Pour chaquecible, le délai de relaxation thermique représentela durée au-delà de laquelle 50 % de la chaleur

diffuse autour de la cible. Pour des kératinocytes,celui-ci est d’environ 1 millième de seconde. Pourles vaisseaux de 100 µm de diamètre, il est de 5millièmes de seconde. L’emploi initial de lasersArgon continu pour le traitement de lésions vas-culaires a conduit à un risque de lésions cicatri-cielles, traduisant un effet thermique trop peusélectif. Afin de pallier ce problème, les laserspulsés à colorant utilisent des durées d’impulsionextrêmement brèves, largement inférieures à 5millièmes de seconde. D’autre part, des pièces àmain automatisées (Hexascan, Multiscan,Smartscan, etc...) évitent un chevauchement desimpacts, source d’effets thermiques trop impor-

Fig. 2 : Absorption par l’hémoglobine et la mélanine en fonction dela longueur d’onde

Fig. 1 : Laser de type rubis (a) et appareil à lumière pulsée (lampeflash) à UVB (b). A noter, la miniturisation de l’appareil b (fabriqué en 2004) par rap-port à l’appareil a (fabriqué en 1998)

A

B

tants, et réduisent les durées d’impulsion àquelques millièmes de seconde.

CLASSIFICATION DES LASERS

On peut classer les lasers suivant trois cri-tères: la durée d’impulsion, la longueur d’ondeet les indications électives. La durée d’impulsiondéfinit trois types de laser : les lasers continusavec durée d’impulsion longue, les lasers conti-nus ou pseudocontinus avec pièces à main auto-matisées, et les lasers pulsés dont les duréesd’impulsion sont extrêmement brèves.

Quatre groupes de lasers sont actuellementdéfinis selon leurs indications. Il s’agit deslasers vasculaires, dont la longueur d’onde estcomprise entre 500 et 600 nm. Les lasers decoupe, de vaporisation, ou de dermabrasion sontles lasers CO2 et Erbium. Les lasers dits pig-mentaires (rubis «Q-switched», alexandrite «Q-switched») sont actifs sur la mélanine oucertains pigments de tatouage, ils provoquent unéclatement du pigment qui peut secondairementêtre résorbé par phagocytose. Ils sont utilisésdans le traitement de certaines surcharges méla-niques, ou dans le détatouage. Les lasers à viséeépilatoire : ils sont proches des lasers pigmen-taires, mais ils présentent des durées d’impul-sion plus longues (rubis «long pulse» etalexandrite «long pulse»). Ils induisent l’élimi-nation des poils riches en mélanine.

EFFETS BIOLOGIQUES À VISÉE

THÉRAPEUTIQUE

Les applications thérapeutiques des laserssont classées selon cinq mécanismes d’actionqui sont de nature thermique, photochimique,électromagnétique, photo-ablatif et non linéairemultiphotonique.

A) EFFET THERMIQUE

L’action thermique résulte de l’absorption parles tissus de l’énergie lumineuse et sa dégradationlocale en chaleur. Elle constitue l’effet principalrecherché en thérapeutique. La production calo-rique dépend de la densité surfacique d’énergie(fluence) définie par la formule D = Pt/S, où D =densité surfacique d’énergie (joules/cm2), P =puissance d’émission (watts), t = durée d’exposi-tion de la cible au rayonnement (secondes), S =surface d’impact du faisceau sur la cible (cm2).

La production calorique in situ dépend duvolume interactif dans lequel se produit ladégradation énergétique en chaleur. L’impor-tance de ce volume interactif varie selon le coef-ficient d’absorption et le coefficient de diffusiondu tissu intéressé. Ainsi, l’action thermique est

modulée par la conductivité thermique du tissuet sa vascularisation, ces deux phénomènes assu-rant la diffusion des calories produites dans levolume interactif.

Selon la température atteinte dans le volumeinteractif, deux types d’effets peuvent survenircorrespondant à une nécrose de coagulation ou àune volatilisation. En pratique, la nécrose decoagulation demande une élévation thermiquemodérée dans un volume interactif important.Inversement, la volatilisation d’un tissu néces-site une élévation thermique rapide et, donc, unvolume interactif faible.

La nécrose de coagulation est obtenue enchauffant les tissus à 80°C pendant un temps del’ordre de la seconde. Cet échauffement entraîneune dénaturation irréversible des protéines. Lestissus se rétractent par dessication sans destruc-tion de leur architecture globale. La nécrose decoagulation peut être utilisée pour effectuer unehémostase, ou pour une destruction tumorale.

Au-delà d’une température de 100°C atteinterapidement (de l’ordre du dixième de seconde),les tissus sont volatilisés et éliminés sous formede fumée. Sur les berges de la perte de substanceainsi obtenue, la nécrose de coagulation estd’épaisseur variable selon le type de laser utilisé.La focalisation du faisceau laser sur une petitesurface produit une incision fine. Une vaporisa-tion tissulaire est obtenue lorsque la surface d’im-pact est plus importante dans un tir défocalisé.

B) EFFET PHOTOCHIMIQUE

L’action thermique concerne une absorptionénergétique effectuée globalement par les tissusirradiés. Dans certains cas, l’absorption peutêtre beaucoup plus sélective n’intéressant alorsqu’un constituant de la cellule. En effet, cer-taines substances, du fait de leur compositionchimique, absorbent électivement une ou plu-sieurs longueurs d’onde. Il s’ensuit des réactionschimiques aboutissant à une destruction ou àune dénaturation in vivo d’un constituant cellu-laire sans entraîner forcément la mort de la cel-lule. L’utilisation du laser, en permettantd’irradier ces molécules avec un très grandnombre de photons de même longueur d’onde,amplifie ces phénomènes photochimiques.

Un effet photochimique peut être provoquéartificiellement par injection préalable au maladed’un produit photosensibilisant. L’hématoporphy-rine (HPD) est préférentiellement retenue par lestissus cancéreux. Son utilisation peut servir àlocaliser la tumeur maligne par fluorescence(excitation par une lumière bleue), ou à détruiresélectivement la lésion par irradiation avec unelumière rouge de 635 nm, qui pénètre profondé-ment dans les tissus. Le caractère cohérent de la

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lumière n’est pas indispensable, mais il permetl’emploi de fibres optiques et l’utilisation d’uneforte puissance, ce qui réduit la durée du traite-ment. La mise au point d’autres photosensibilisa-teurs et l’utilisation de lasers à fréquenceaccordable devraient permettre le développementfutur de la méthode.

C) EFFET ÉLECTROMAGNÉTIQUE

L’effet électromagnétique est la conséquencedes champs électromagnétiques provoqués parles lasers à impulsion très courte (de la nano à lapicoseconde). De tels lasers ont le potentiel deprovoquer, au point de focalisation, une onde dechoc très puissante, capable de dilacérer mécani-quement les tissus. Cet effet est utilisé en chirur-gie non invasive intraoculaire et pour ladestruction de plaques d’athérome.

D) EFFETS PHOTO-ABLATIFS

Les protéines, amides et peptides, absorbent defaçon intense les UVB et UVC. Si un faisceaulaser UV est focalisé sur un tissu de façon à obte-nir un éclairement énergétique de l’ordre de 108W/cm2, l’absorption entraîne une photodissocia-tion des chaînes polymérisées, avec répulsion detype électronique des fragments. Il s’ensuit unesection tissulaire athermique de quelquesmicrons, sans zone de nécrose de coagulationadjacente. La chirurgie de la cornée, la microchi-

rurgie, la chirurgie cardio-vasculaire bénéficientde cette technique.

E) EFFETS NON LINÉAIRES ET MULTIPHOTONIQUES

Dans certaines conditions et avec certainsmilieux, la longueur d’onde du faisceau laserincident peut changer. Il peut y avoir doublementou quadruplement de fréquence. Ainsi, le fais-ceau IR de NdYAG 1060 nm peut donner nais-sance à un faisceau vert de 530 nm et un faisceauUV de 265 nm. De même, des soustractions, desadditions ou des décalages de fréquence peuventêtre effectués. L’effet multiphotonique combinel’énergie de plusieurs photons pour aboutir à uneffet physicochimique.

APPLICATIONS THÉRAPEUTIQUES EN

DERMATOLOGIE

Quatre grands types d’applications dermatolo-giques sont actuellement reconnus aux lasers. Leséquipements sont ainsi classés en lasers vascu-laires, pigmentaires, épilatoires et ablatifs. Dessources de lumière pulsée polychromatique sontégalement disponibles pour des indications simi-laires à certains lasers.

A) LASERS VASCULAIRES

Les lasers vasculaires émettent une lumièredont la longueur d’onde est préférentiellementabsorbée par l’hémoglobine. Ils agissent doncd’une manière relativement sélective sur les vais-seaux sanguins du derme.

Les indications principales sont l’angiomeplan, les télangiectasies de différents types, larosacée, certaines radiodermites, divers héman-giomes, les angiomes stellaires, la maladie de

Fig 3 : Lentigo du visage avant (a) et après 3 séances de traitement(b) par laser rubis «Q-switch».A

B

Rendu-Osler et les érythroses faciales et cervi-cales (1-3).

B) LASERS PIGMENTAIRES

Les lasers pigmentaires ont pour cible électivela mélanine contenue dans les mélanosomes etles pigments minéraux ou organiques qui rentrent dans la composition de tatouages. Ilssont utilisés pour le traitement des lentigos,mélasmas, mélanoses post-inflammatoires ettatouages noirs, verts ou bruns (Fig. 3,4).

C) LASERS ÉPILATOIRES

Les lasers épilatoires sont une variante deslasers pigmentaires qui visent à endommager lespoils riches en mélanine (4,5). Les poils traitéstombent après le traitement et le cycle pilaire

semble entrer dans une phase de sidération quiempêche la repousse pendant quelques mois. Lesnouveaux poils sont souvent moins nombreux etplus fins que ceux initialement traités (Fig. 5).

D) LASERS ABLATIFS

Les lasers ablatifs sont ceux à CO2 pulsés ouerbium YAG destinés au lissage ou «resurfa-çage» cutané effaçant certaines rides et cica-trices. Le laser CO2 continu est utilisé pour ladésintégration et la volatilisation de tumeurs (6).

E) LASERS ANTI-INFLAMMATOIRES ET REPIGMENTANTS

Les lasers à UVB sont actuellement les der-niers modèles apparus sur le marché (Xtrac exci-mer laser® Talos excimer laser®). Ils permettent

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Fig. 4 : Tatouage amatteur avant (A) et après 6 séances de traitement(B) par laser rubis «Q-Switch»

A

B

Fig. 5 : Hirsutisme du visage chez une jeune femme avant (a) et 6 mois après 6 séances de traitement (b) par laser rubis «long-pulse».

A B

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une photothérapie UVB très ciblée sur les lésionscutanées à la longueur d’onde optimale de 308nm. A cette longueur d’onde, les UVB excercentde multiples influences biologiques sur la peau,comprenant notamment l’induction de l’apoptosedes kératinocytes en prolifération rapide et deslymphocytes T activés ainsi que la stimulation del’activité mélanocytaire. Diverses pathologiesinflammatoires telles que le psoriasis ou l’eczémaatopique peuvent ainsi être traitées (7). De même,cette technologie semble prometteuse dans le trai-tement des dépigmentations de type vitiligo (8).

Les potentiels effets carcinogènes cutanée à longterme restent cependant à définir.

F) LUMIÈRE PULSÉE

Comme alternative au système laser, dessources de lumière pulsée intense sont égalementdisponibles. Elles émettent une lumière polychro-matique, non cohérente, dans le spectre de 500 à1200 nm (Photoderm®). La longueur d’onde sou-haitée pour le traitement peut être obtenue parl’interposition de filtres. Avec ce type d’appa-

Fig. 6 : Angiome plan du visage avant (a) et après 8 séances de trai-tement (b) par lumière pulsée de type Photoderm®.

A

B

Fig. 7 : Psoriasis du coude avant (a) et après 5 séances de traitement (b) par lumière pulsée de type UVB

AB

reillage, il est en outre possible de moduler l’éner-gie délivrée, la durée de l’impulsion et de la frac-tionner de façon variable. Les effets secondairessont de la sorte réduits. La flexibilité des para-mètres permet le traitement des lésions vascu-laires, des lésions pigmentaires et l’épilation(9,10) (Fig. 6).

Des lumières pulsées émettant des UVB entre311 et 315 nm de longueur d’onde sont utiliséespour les mêmes indications que les lasers à UVB(B-Clear®, Platinum G®, ...). Ils permettent unedistribution d’énergie plus uniforme sur des sur-faces de peau plus grandes, minimisant ainsi lesrisques d’effets secondaires de type brûlure (11)(Fig. 7).

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Les demandes de t i rés à par t sont à adresser au Dr. P. Paquet, Service de Dermatopathologie, CHUdu Sart Tilman, 4000 Liège. E-mail : p.paquet@chu.ulg.ac.be