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Diodes électroluminescentes (DEL)
Annales de dermatologie (2009) 136, supplément 6, S351-S358
Diodes électroluminescentes (DEL) Light-emitting diodes (LED)
H. Cartiera,*, A. Le Pillouer-Prostb, C.Grognardc a8
Square St Jean, 62000 Arras, France de Dermatologie, Hôpital Privé Clairval, 317 Bd du Redon 13009 Marseille, France c23, rue de Saint-Pétersbourg, 750008 Paris, France bService
MOT CLÉ DEL (Diode lumineuse)
KEYWORD LED (Light Emitting Diode)
Résumé L’usage domestique des diodes est maintenant largement répandu. En dermatologie, de très nombreuses publications font état de résultats dans différentes indications notamment la cicatrisation, le rajeunissement, l’acné et bien sûr la photothérapie dynamique. Néanmoins, la fluence, la durée des expositions et les couleurs des LEDs sont si variables qu’il est difficile d’apporter des réponses bien codifiées. Mais, comment ne pas s’y intéresser ? Ce n’est déjà plus un futur proche mais bel et bien une réalité thérapeutique… © 2009 Publié par Elsevier Masson SAS.
Summary LED home-use is now widely spread. In dermatology, numerous reports have stated their results for many indications: wound healing process, rejuvenation, acne and, of course, photodynamic therapy. Nevertheless, fluence, pulse duration and color of the LED are so variable as it is difficult to bring well codified results. But how should you not be interested in this field? It is already any more a near future but well and truly a therapeutic reality… © 2009 Published by Elsevier Masson SAS.
Une diode électroluminescente produit un rayonnement monochromatique incohérent. Elle fait partie de la famille des composants optoélectroniques capable d’émettre de la lumière lorsqu’ils sont soumis à un courant électrique. Elles fonctionnent avec une tension électrique basse (autour de 3,5 volts pour la plupart) et on peut en soutirer des puissances allant de 0,05 watts à 5 watts suivant les modèles.
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Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (H. Cartier).
© 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Les fabricants proposent depuis peu des LEDs émettant une lumière de meilleure qualité (IRC = 90 au lieu de 75) avec un bon rendement, et la recherche améliore sans cesse leurs performances, en jouant à la fois sur les matériaux semi-conducteurs émetteurs de lumière, les phosphores, l’architecture des réflecteurs et des lentilles, et la puissance d’éclairage.
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H. Cartier et al.
Classification des LEDs On peut classer les LEDs selon leur puissance ou selon leur couleur. La puissance est faible si elle est inférieure à 1 watt et forte au dessus. Les couleurs sont déterminées selon le spectre d’émission des LEDs chromatiques de 380 à 950 nm. Elles se définissent alors selon leur bande spectrale étroite de 20 à 40 nm soit un spectre quasi monochromatique. La couleur d’une diode électroluminescente peut être générée de différentes manières : • coloration due à la longueur d’onde du semi-conducteur (capot transparent) ; • coloration modifiée par le capot de la diode (émission bleue ou UV + revêtement à base de luminophores) ; • coloration par plusieurs émissions de longueur d’onde différentes : les diodes électroluminescentes polychromatiques. Elles permettent notamment de proposer une vaste gamme de couleurs. Nick Holonyak Jr. est le premier à avoir créé une diode électroluminescente à spectre visible en 1962. Pendant longtemps, les chercheurs se sont limités aux trois couleurs : rouge, jaune et vert. En 1990 Shuji Nakamura met au point la diode bleue ce qui permet de créer la lumière blanche et son essor dans tous les domaines médicaux ou non médicaux. À titre indicatif pour obtenir une lumière blanche, on procède de manière indirecte par synthèse additive des trois couleurs primaires bleu-vert-rouge (voir le lien plus bas). Puis en recouvrant la LED bleue d’une couche de phosphore qui réémet une partie de l’énergie reçue dans le jaune : le mélange des lumières bleue et jaune est alors perçu comme du blanc par l’œil humain. Il existe aussi des LEDs qui émettent dans le violet ou l’ultra-violet et qui excitent un mélange de phosphores. Pour obtenir de l’infrarouge,
Tableau 1
le matériau adapté est l’arséniure de gallium (GaAs) avec comme dopant du silicium (Si) ou du zinc (Zn). Les fabricants proposent de nombreux types de diodes aux spécificités différentes. On peut citer le type le plus répandu : les diodes à l’arséniure de gallium, ce sont les plus économiques. Bien qu’elles nécessitent une tension directe plus élevée, les diodes à l’arséniure de gallium-aluminium (AlGaAs) offrent une plus grande puissance de sortie (Tableau 1). Pour le blanc, on ne parle pas de longueur d’onde mais de température de couleur (TC). Celle des diodes électroluminescentes est assez variable en fonction du modèle. Le rendement lumineux est le rapport du flux lumineux émis par la puissance électrique consommée. Il s’exprime en lumens par Watt (lm/W). Ce paramètre permet de comparer l’efficacité de la conversion de l’énergie en lumière visible des diverses sources de lumière. Selon les types de diodes, le rendement lumineux est variable. Généralement compris entre 20 et 80 lm/W, il dépasse parfois les 130 lm/W. Une grande disparité dans les performances est présente selon la couleur (température de couleur pour le blanc), la puissance ou encore la marque. Les bleues n’excèdent pas les 30 lm/W alors que les vertes peuvent avoir une efficacité lumineuse bien plus élevée. La limite théorique d’une source qui transformerait intégralement toute l’énergie électrique en lumière visible est de 683 lm/W. Pour cela, il faudrait qu’elle possède un spectre monochromatique de longueur d’onde 555 nm, longueur d’onde correspondant au maximum de sensibilité de l’œil.
Avantages des LEDs Excellente résistance mécanique (chocs, écrasement, vibrations) donc transportable.
Classification des LEDs.
Couleur
Longueur d’onde (nm)
Tension de seuil (V)
Semi-conducteur utilisé
InfraRouge
λ > 760
ΔV < 1,63
Arséniure de gallium-aluminium (AlGaAs)
Rouge
610 < λ < 760
1,63 < ΔV < 2,03
Arséniure de gallium-aluminium (AlGaAs) Phospho-arséniure de gallium (GaAsP)
Orange
590 < λ < 610
2,03 < ΔV < 2,10
Phospho-arséniure de gallium (GaAsP)
Jaune
570 < λ < 590
2,10 < ΔV < 2,18
Phospho-arséniure de gallium (GaAsP)
Vert
500 < λ < 570
2,18 < ΔV < 2,48
Nitrure de gallium (GaN) Phosphure de gallium (GaP)
Bleu
450 < λ < 500
2,48 < ΔV < 2,76
Séléniure de zinc (ZnSe) Nitrure de gallium/indium (InGaN) Carbure de silicium (SiC)
Violet
400 < λ < 450
2,76 < ΔV < 3,1
Ultraviolet
λ < 400
ΔV > 3,1
Blanc
Chaude à froide
ΔV = 3,5
Diamant (C)
Diodes électroluminescentes (DEL)
Très faible consommation électrique (quelques dizaines de milliwatts) grâce à un très bon rendement. Durée de vie beaucoup plus longue qu’une lampe à incandescence classique ou même qu’une lampe fluorescente (50 000 à 100 000 heures contre 6 000 à 15 000 heures pour les fluorescentes et au maximum un millier d’heures pour les lampes à incandescence). Néanmoins, les diodes bleues ont une durée de vie 3 fois inférieure aux autres couleurs de diodes rouge-vert-jaune Taille beaucoup plus petite que les lampes classiques. En assemblant plusieurs LED, on peut réaliser des éclairages avec des formes novatrices. Fonctionnement en très basse tension (TBT), gage de sécurité et de facilité de transport. Il existe pour les campeurs des lampes de poche à LED actionnées par une simple dynamo à main (« lampe à manivelle ») de mouvement lent. Atout non négligeable en matière de sécurité, par rapport aux systèmes lumineux classiques, leur inertie lumineuse est quasiment nulle. Elles s’allument et s’éteignent en un temps très court, ce qui permet l’utilisation en transmission de signaux à courte distance (optocoupleurs) ou longue (fibres optiques). Les LED atteignent immédiatement leur intensité lumineuse nominale. Vu leur puissance, les LED classiques 5 mm ne chauffent presque pas et ne brûlent pas les doigts. Pour les montages de puissance supérieure à 1 W, il faut prévoir une dissipation de la chaleur sans quoi la diode sera fortement endommagée voire détruite du fait de l’échauffement. En effet, une diode électroluminescente convertit environ 20 % de l’énergie électrique en lumière, le reste étant dégagé sous forme de chaleur. Absence d’effet secondaire hormis pour l’œil si les LED sont utilisées seules sans ajout de photo-activateur comme les porphyrines.
Inconvénients Désavantages propres aux LEDs de forte puissance Le rendement lumineux est plus faible. Les LED bleues ainsi que les blanches contiennent un spectre bleu de forte intensité dangereux pour la rétine si leur rayonnement entre dans le champ de vision, même périphérique. Le problème se pose par exemple avec les flashs à base de diodes électroluminescentes.
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pose des problèmes de fiabilité pour les modèles de puissance. En clair, plus une LED est puissante plus la séance va être courte. Comme on ne sait pas s’il vaut mieux utiliser des LEDs de faible puissance, en mode continue ou en mode pulsé ou de forte puissance mais sur de courtes sessions… le débat reste ouvert. En mode photothérapie dynamique avec la 5 ALA, la réaction chimique provoque une sensation de brûlure intense souvent mal supportée surtout pour de grandes surfaces traitées Risques oculaires. Il a été clairement démontré que les LEDs bleues détruisaient définitivement les cellules rétiniennes. Dans un rapport récent, Fernandes et al. rapportent également la prolifération de mélanomes uvéaux chez le lapin sous exposition à des LEDs bleues. La protection par des coques oculaires est donc indispensable (1).
Action physico-chimique des LEDs [2-4] Il a été démontré in vitro que les LEDs rouges, bleues, orange ou infrarouges pouvaient entraîner : • activation du système oxydation-reduction (REDOX) de toutes les cellules cutanées ainsi que leurs synthèses d’acide nucléique : ◦ accélération du transfert d’électrons au niveau de la chaîne respiratoire mitochondriale ; ◦ production de radicaux superoxydes O – et H²O²… ; ◦ production d’oxygène singulet s’il s’agit d’une photothérapie dynamique ; ◦ augmentation transitoire de la température qui modifie la structure cellulaire ; • stimulation sur la néangiogénese et les cellules qui régissent les processus inflammatoires (macrophages, mastocytes…) et de cicatrisation (fibroblastes) : ◦ activation du relargage des cytokines anti-inflammatoires et de facteurs de croissance, par les macrophages, les plaquettes etc. ; ◦ synthèse de Procollagéne I, II et ARm mais sans activation des collagénases et des gélatinases ; ◦ stimulation des T lymphocytes (TH1 et TH2, IL4)… réduction des cytokines pro-inflammatoires.
LEDs et applications cliniques Acné
Par ailleurs pour toutes les LEDs La lumière bleue, même de faible intensité, présente dans une chambre à coucher pendant la nuit (par exemple, veille d’un appareil ou radioréveil) perturbe le cycle du sommeil en diminuant la synthèse de la mélatonine. Elle peut par contre être utile pour combattre les décalages horaires. La LED étant un semi-conducteur, elle est affectée par la température : plus elle chauffe, plus sa tension directe de jonction décroît, et son rendement lumineux se dégrade. Cela
Bien que la physiopathologie de l’acné ne soit pas uniquement liée à une infection bactérienne, le P. acnes produit une porphyrine, activable par les LEDs, notamment bleues, car le second pic d’absorption se situe à 415 nm. Cette photo-activation provoque la destruction de la bactérie par la production de radicaux libres et d’oxygène singulet, réaction univoque à toutes les techniques de photothérapie dynamique (PDT).De nombreuses études cliniques font état d’une amélioration de l’acné inflammatoire de plus de 50 % à raison de 2 séances durant 6 semaines avec les
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H. Cartier et al.
LEDs bleues seules [5,6]. Bien sûr, cet effet ne peut être que suspensif mais pas plus que la plupart des traitements dermatologiques proposés à ce jour (Figs. 1, 2 et 3). En 2000, Papageorgiou et al. ont pu montrer que l’association d’une exposition alternée de LEDs bleue et rouge pouvait améliorer de 48 % l’acné rétentionnelle et de 76 % l’acné inflammatoire. Les LEDs rouges ont ici un effet antiinflammatoire mais elles correspondent aussi au premier pic d’absorption de la coproporphyrine III soit plus de 600 nm [7]. Cette étude a été depuis confirmée de nombreuses fois, pour tous les phototypes. Ainsi en Corée, Seung Yoon Lee et al., ont confirmé en 2006 avec l’omnilux, une amélioration respective de 34 et 78 % pour les 27 patients traités à raison de 2 séances par semaine durant 4 semaines par un traitement alterné de LEDs bleue et rouge. Pour les lésions rétentionelles, l’amélioration était à son pic d’efficacité dès la seconde semaine de traitement, pour être stable ensuite durant les 4 dernières séances mais aussi 8 semaines après la dernière session. Pour les lésions inflammatoires, l’amélioration était de 60 % à la troisième semaine pour s’améliorer encore de 18 % dans les 8 semaines de suivi sans traitement (l’irradiance
Figure 3.
Figure 1.
Acné avant traitement par LEDs bleues.
Figure 2. Réduction de l’acné inflammatoire après 5 semaines de traitement bi-hebdomadaire.
Acné et LEDs bleue de 420 nm Pulsar®.
était à cet égard de 40 mW/cm2 pour les LEDs bleues et 80 mW/cm2 pour les rouges. La fluence était respectivement de 48 et 96 J/cm2 durant 20 minutes chacune [8]. La PDT « endogène » peut donc être une alternative aux antibiotiques surtout lorsqu’on craint une résistance bactérienne ou pour optimiser le résultat en complément. En effet, rien n’empêche d’associer les séances de LEDs bleues aux traitements topiques ou généraux y compris l’istrétinoine. Il n’y pas de risque à déclencher une photosensibilisation même avec le peroxyde de benzoyle. On peut également la proposer chez les femmes enceintes et pour tous les phototypes. De même, afin d’éviter les petites aggravations rares et transitoires dans les acnés inflammatoires lorsque on ne propose que les LEDs bleues, on a tendance à proposer dans la même séance, une exposition alternée de LEDs bleue et rouge en mode pulsé ou continu. En effet quelques auteurs supposent que ces phénomènes d’aggravation transitoire pourraient être secondaires aux débris de P. acnes qui stimuleraient une réaction inflammatoire des polynucléaires neutrophiles et les processus macrophagiques [9,10]. La complémentarité des LEDs bleues et rouges est également démontrée avec des résultats si proches de la PDT exogène topique, qu’il n’apparaît plus nécessaire de la proposer même si un nombre plus conséquent de séances est alors nécessaire. Pour une pathologie considérée comme mal vécue socialement mais bénigne, on évite la prescription d’une 5ALA coûteuse, on réduit la durée d’une séance déjà longue en évitant l’application de 5ALA. Et surtout on annule tous les risques d’aggravation de l’acné, la gestion des sensations de brûlures durant les séances et l’effet peeling-like du postopératoire [11].
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Melasma et éclaircissement du teint Bien que cela ne soit pas significatif statistiquement, Lee SY et al. ont remarqué que le teint, corrélé au niveau de mélanine, s’assombrissait avec les LEDs bleus et s’éclaircissait avec les LEDs rouges et Infrarouges. Quelques sociétés essayent de doper l’effet des LEDs à haute longueur d’onde en y associant dans la même séance des produits chimiques mélanophages tels que la chlorophylline.
Cicatrisation Depuis les années 1960, on sait qu’avec la Low-level laser therapy, on peut accélérer les processus de cicatrisation d’une plaie. Bien que différent sur le plan physique, l’usage des LEDs a été proposé dans le même but avec un certain succès dans de nombreuses publications. Toutes les publications démontrent que la suractivation du système redox améliore ces états de stress cutané. Weiss et al. ont montré en 2007 dans une série de 19 patients que l’exposition à des LEDs 590 nm versus placebo pouvaient réduire significativement la survenue des radio-épithélites du sein : les sujets traités immédiatement après leur séance par une brève illumination par LED ont présenté dans 94 % des cas une inflammation mineure grade zéro ou 1 versus 14 % (pas de LED) tandis qu’on observait des lésions de grade 3 pour 85 % des patients sans LED et aucun grade 3 dans le groupe avec LED (12). Il est alors aisé de comprendre que notamment après un resurfaçage CO² ou erbium, de type fractionné ou non, une illumination par LED peut être utile car s’il y a effraction cutanée, on a forcément une sur-activation du processus de cicatrisation que les LEDs peuvent venir moduler. Alster T. et son équipe proposent ainsi de réduire les effets post-opératoires des modes fractionnés des lasers avec une étude sur 20 patients : après un traitement du visage entier par laser Fraxel R (Reliant Technologies), ils bénéficient immédiatement après la séance, d’une exposition durant 35 secondes (gratuitement) d’une hémiface par LED (Gentlewaves 590 nm, 0,1 J/cm2, Light BioSciences). L’étude est bien construite (photographies…) et permet de constater pour tous les patients, quels que soient le phototype ou l’âge, une réduction significative de l’érythème post-laser à 24 h et pour certains à 48 h… À noter qu’à 96 h il n’y a plus de différence significative entre les 2 hémifaces. Cette étude a le mérite d’ouvrir la voie à d’autres études, afin d’évaluer l’intérêt des LEDs sur plus de critères (douleur, rougeur, infection, texture, histologie…) et en fonction de la bande spectrale et en fonction de la durée des séances (35 secondes) [13]. Quelques publications font état d’une accélération des processus cicatriciels pour des plaies profondes y compris des ulcères de jambes [14,15]. Si Vinck et al. considérent que les LEDs verte (570 nm) seraient indispensables pour favoriser la croissance des fibroblastes, Erdle et al. privilégient les LEDs 660 nm pour accélérer la cicatrisation d’une brûlure provoquée sur la peau de souris [16,17]. Whelan et al. ont déjà publié il y a presque 10 ans, qu’un seul dispositif combinant 3 longueurs d’ondes : 670, 720 et 880 nm pouvait accélérer de 50 % la cicatrisation d’une plaie [18]. De même, l’exposition de plaies diabétiques résistantes à des LEDs 660 et 890 nm insérées dans une pièce à main miniaturisée pouvait guérir complètement 60 % des patients à 90 jours, versus aucun patient dans le groupe placebo. Les fluences étaient
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somme toute assez faibles : 100 mW/cm2, 30 secondes, fluence 3,0 J/cm2.durant un maximum de 90 jours [19]. Lipovsky et al. dans une publication récente montre que même la lumière blanche pourrait être utile. Dans une belle étude, ils ont pu déterminer le spectre de certaines bactéries – la pyocyanine étant le photosensibilisant endogène le plus commun – et confirmer que des irradiances trop faibles ou de durée trop courte pouvaient stimuler les micro-organismes comme le staphylocoque alors que des doses fortes ou prolongées pouvaient les détruire. De même, en prenant une lumière blanche, qui peut être obtenue avec la conjonction de LEDs de différentes longueurs d’ondes, on pouvait avec une fluence de 120 J/cm2 (400 mW/cm2) durant 5 minutes réduire respectivement la viabilité de 83, 62 et 56 % pour le staphylocoque aureus, l’E. coli et le S. marcescens. Par contre, ils n’ont constaté aucune influence sur le P. aeruginosa. A titre indicatif, il rappelle qu’une fluence de 4 J/cm2 suffit à stimuler la prolifération fibroblastiques et les facteurs de croissances [20].
Dyskératoses, kératoses actiniques et carcinomes On ne rappellera pas le mécanisme physico-chimique de la photothérapie dynamique. Néanmoins, en France, il y a une AMM pour proposer le Metvixia® avec une photo-exposition par des diodes rouges Aktilite® afin de détruire les kératoses actiniques et les carcinomes étendus de type maladie de Bowen et basocellulaires superficiels (CBC) (en dehors du visage pour les CBC). L’important dans le protocole thérapeutique repose plus sur la bonne préparation de la zone à traiter, du temps de pose et de la pénétration de la crème photo-sensibilisante que de la couleur ou du type d’appareil. En effet, on peut tout aussi bien utiliser les LEDs bleus mais la longueur d’onde est forcément plus courte donc moins pénétrante que le rouge, il est préférable de la proposer pour des lésions peu épaisses (l’association LEDs bleues et Metvixia est sans AMM en France, aux États-Unis pour les kératoses on utilise du Levulan avec des LEDs bleues avec de bons résultats). De très nombreuses publications font état de l’intérêt d’associer les LEDs rouges ou bleus en association avec le 5 ALA ou le Methyl-ALA (MAL). Ainsi Szeimies et al. ont publié en 2009 les résultats en double aveugle d’une étude multicentrique européenne associant LEDs rouge et MAL pour 130 patients versus placebo : à raison de 2 sessions à une semaine d’intervalle, ils ont pu démontrer le très net bénéfice de la MAL- PDT : 83,3 % versus 28,7 % de réponse complète par lésion et 68,4 % versus 6,9 % de réponse complète par patient pour l’ensemble des lésions (57 patients avec 418 lésions traitées avec la MAL-PDT et 58 avec 414 lésions). L’âge, le sexe, le phototype, l’épaisseur des lésions étaient sans influence sur le résultat à la différence de la taille en surface de chaque lésion. Les résultats étaient meilleurs pour des petites lésions inférieures à 20 mm [21]. La durée des expositions pour déclencher la réaction chimique est fonction de la clinique (disparition totale de la fluorescence violette en lumière de Wood) et de chaque dispositif lumineux soit de 7 à 30 minutes environ pour des fluences de 37 J/cm² à plus de 120 J/cm² avec les LEDs rouges. Le protocole de la PDT est facile mais la préparation, la durée des sessions, le suivi sont chronophages. Cela nécessite une équipe entraînée et un espace de traitement adapté. Plus la surface est grande, plus
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la sensation de brûlure dégagée durant la séance est insupportable. On évite habituellement l’usage concomitant de topique anesthésiant afin d’éviter une moins bonne pénétration de la 5ALA. On préconise soit les anesthésies tronculaires mais certains auteurs et le bon sens proposent l’usage de système pulsé d’air froid ou de brumisation d’eau et même des pauses de quelques minutes durant la photo-exposition sans que cela n’obère le résultat final, au contraire [22]. La carcinologie cutanée sera peut être le moyen de voir se développer la photothérapie dynamique en dehors des centres hospitaliers si une cotation d’acte et sa base de remboursement sont acceptables et enfin officialisées par décret. Dans un récent livre, Choudhary-Sonal et al. font la revue exhaustive de tout ce qui est possible de proposer en PDT avec les diodes [23].
Rajeunissement C’est véritablement Mac Daniels et Weiss en 2004 par leurs premières publications qui ont permis le développement des LEDs pour cette indication [24]. Avec des LEDs 590 nm, cette équipe et beaucoup d’autres ensuite mais toujours avec le même appareil ont démontré qu’on pouvait espérer une nette réduction des ridules du pourtour orbitaire, améliorer le teint, réduire les processus inflammatoires etc. Les publications ont ensuite concerné souvent les mêmes équipes et plus sous forme de posters et de communications orales. Une très récente et sévère publication sur l’usage ce type d’appareil conclut en l’absence totale de résultat sur les rides de la face. Ce groupe important d’auteurs souhaitait se faire une opinion sur le bénéfice de la photomodulation par LED dans l’héliodermie et la sénescence cutanée de la zone périorbitaire avec les LED 590 nm GentleWaves (0,1 J/cm2,40 secondes, pulse 250 ms on-time et 100 ms off-time) : 42 patients (6 sorties d’étude), 1 séance par semaine durant 8 semaines, évaluation des zones de la patte d’oie sur les critères de rougeur, rides, lentigo solaire, rugosité, dilatation des pores et teint. Les patients ont jugé que l’amélioration était nette sur tous les critères sauf les lentigos solaires mais que s’il fallait payer 150 à 200 USD par semaine, seuls 17 % seraient prêts à poursuivre le traitement… Les médecins ont jugé qu’il n’y avait aucun résultat bénéfique sur les critères cliniques sus-cités et même pire, que le teint pouvait être dégradé dans quelques cas. Les auteurs expliquent ensuite que la plupart des études vantant les mérites de la photomodulation dans cette zone anatomique étaient issues des mêmes équipes médicales qui ont lancées et commercialisées les dispositifs. S’ils ne remettent pas en doute les bénéfices paracliniques – physico-chimico-histologiques – des LED par l’intermédiaire du système Redox, ils détaillent sans concession les études cliniques… et concluent que les résultats dits de « photomodulation » par LED pour ce type d’indication tiennent plus de l’effet placebo [25]. Dans un registre de LEDs différentes, Lee SY et al. en 2007 ont comparé dans une étude prospective contre placebo sur 23 patients, les LEDs 633 nm seules ou associées avec les LEDs infrarouges 830 nm. Ils constatent une réduction des rides (max : 36 %), une amélioration de la texture (max : 19 %). Il semble qu’il n’y ait au final que peu de différence entre les LEDs IR et l’association IR et rouges. Histologiquement, les auteurs constatent une augmentation de la production du
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collagène et des fibres et une hyperactivité des fibroblastes. L’étude immuno-histochimique fait état d’une augmentation de l’expression de TIMP-1 et 2, mRNA l d’IL-1ss (par PCR), du TNF-alpha, de l’ICAM-1. Tandis qu’ils observaient une réduction d’IL-6 aux effets pro-inflammatoire. La tolérance est évidemment excellente sans effet secondaire. Par contre, les photographies cliniques sont assez peu probantes… et il n’y a pas d’autre publication à ce jour [26]. Aujourd’hui, pour nous, proposer les LEDs seules pour une peau sans effraction cutanée, dans une indication purement esthétique, risque d’exposer celui qui le proposera à quelques déboires. Weiss et al. avaient déjà précisé en 2005 que si les critères cliniques d’amélioration de la texture et de la structure cutanée étaient notables pour plus de 90 % des patients, ils ne notaient une amélioration des rides que d’à peine 10 % en profilométrie [27]. Il faut donc nuancer tous ces résultats, nous ne sommes qu’aux prémices d’une nouvelle ère avec des LEDs de plus en plus puissantes où des protocoles différents notamment avec un jeu élargi de LEDs de différentes couleurs sont à l’étude pour essayer d’obtenir une photo-modulation suffisante pour avoir une traduction clinique plus objectivable (Figs. 4 et 5).
Figure 4. Traitement de l’inflammation post-brûlure avec LEDs de 633 nm Omnilux®.
Jet lag Pour ceux qui aurait le sommeil perturbé par la technologie LEDs, pour les grands voyageurs soumis au décalage horaire… pour « réinitaliser » un cycle nycthéméral, Wright et al. ont montré en 2001, sur 66 volontaires que l’exposition perioculaire pouvait supprimer la production de la mélatonine. La longueur d’onde idéale pour stopper la production de la glande pinéale serait même de 509 nm… ils utilisaient des diodes bleus 485-510 nm [28].
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[8] Figure 5. vertes.
Pigmentation post-inflammatoire Red-peel et LEDs
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Conclusion [10]
La fabrication de LEDs s’est particulièrement développée ces dernières années avec la possibilité d’obtenir quasiment toutes les longueurs d’ondes possibles dans le visible et le proche infrarouge pour des diodes tous les jours un peu plus puissantes. À tel point que le marché « domestique » des LEDs a littéralement explosé passant ainsi de 200 millions USD en 1997 à 5 milliards en 2007. L’usage des LEDs ouvre certainement de nouvelles perspectives en dermatologie. Mais à la lecture de la littérature, la photothérapie dynamique et l’acné sont les seules à avoir prouvé leur efficacité sans contestation. L’accélération du processus de cicatrisation et la réduction des infections après effraction cutanée ne peuvent pas laisser insensible un dermatologue. Si les réactions immuno-histochimiques sont démontrées, si les résultats en pratique quotidienne le confirment pour tous les praticiens qui sont acquis à l’usage de ce type de dispositif, il reste encore du chemin pour déterminer la meilleure des longueurs d’onde pour chaque indication dermatologique.
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Conflits d’intérêts [18]
Les auteurs de cet article n’ont déclaré aucun conflit d’intérêts.
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Références [21] [1]
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Diodes électroluminescentes (DEL) Light-emitting diodes (LED)
H. Cartiera,*, A. Le Pillouer-Prostb, C.Grognardc a8
Square St Jean, 62000 Arras, France de Dermatologie, Hôpital Privé Clairval, 317 Bd du Redon 13009 Marseille, France c23, rue de Saint-Pétersbourg, 750008 Paris, France bService
MOT CLÉ DEL (Diode lumineuse)
KEYWORD LED (Light Emitting Diode)
Résumé L’usage domestique des diodes est maintenant largement répandu. En dermatologie, de très nombreuses publications font état de résultats dans différentes indications notamment la cicatrisation, le rajeunissement, l’acné et bien sûr la photothérapie dynamique. Néanmoins, la fluence, la durée des expositions et les couleurs des LEDs sont si variables qu’il est difficile d’apporter des réponses bien codifiées. Mais, comment ne pas s’y intéresser ? Ce n’est déjà plus un futur proche mais bel et bien une réalité thérapeutique… © 2009 Publié par Elsevier Masson SAS.
Summary LED home-use is now widely spread. In dermatology, numerous reports have stated their results for many indications: wound healing process, rejuvenation, acne and, of course, photodynamic therapy. Nevertheless, fluence, pulse duration and color of the LED are so variable as it is difficult to bring well codified results. But how should you not be interested in this field? It is already any more a near future but well and truly a therapeutic reality… © 2009 Published by Elsevier Masson SAS.
Une diode électroluminescente produit un rayonnement monochromatique incohérent. Elle fait partie de la famille des composants optoélectroniques capable d’émettre de la lumière lorsqu’ils sont soumis à un courant électrique. Elles fonctionnent avec une tension électrique basse (autour de 3,5 volts pour la plupart) et on peut en soutirer des puissances allant de 0,05 watts à 5 watts suivant les modèles.
*
Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (H. Cartier).
© 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Les fabricants proposent depuis peu des LEDs émettant une lumière de meilleure qualité (IRC = 90 au lieu de 75) avec un bon rendement, et la recherche améliore sans cesse leurs performances, en jouant à la fois sur les matériaux semi-conducteurs émetteurs de lumière, les phosphores, l’architecture des réflecteurs et des lentilles, et la puissance d’éclairage.
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H. Cartier et al.
Classification des LEDs On peut classer les LEDs selon leur puissance ou selon leur couleur. La puissance est faible si elle est inférieure à 1 watt et forte au dessus. Les couleurs sont déterminées selon le spectre d’émission des LEDs chromatiques de 380 à 950 nm. Elles se définissent alors selon leur bande spectrale étroite de 20 à 40 nm soit un spectre quasi monochromatique. La couleur d’une diode électroluminescente peut être générée de différentes manières : • coloration due à la longueur d’onde du semi-conducteur (capot transparent) ; • coloration modifiée par le capot de la diode (émission bleue ou UV + revêtement à base de luminophores) ; • coloration par plusieurs émissions de longueur d’onde différentes : les diodes électroluminescentes polychromatiques. Elles permettent notamment de proposer une vaste gamme de couleurs. Nick Holonyak Jr. est le premier à avoir créé une diode électroluminescente à spectre visible en 1962. Pendant longtemps, les chercheurs se sont limités aux trois couleurs : rouge, jaune et vert. En 1990 Shuji Nakamura met au point la diode bleue ce qui permet de créer la lumière blanche et son essor dans tous les domaines médicaux ou non médicaux. À titre indicatif pour obtenir une lumière blanche, on procède de manière indirecte par synthèse additive des trois couleurs primaires bleu-vert-rouge (voir le lien plus bas). Puis en recouvrant la LED bleue d’une couche de phosphore qui réémet une partie de l’énergie reçue dans le jaune : le mélange des lumières bleue et jaune est alors perçu comme du blanc par l’œil humain. Il existe aussi des LEDs qui émettent dans le violet ou l’ultra-violet et qui excitent un mélange de phosphores. Pour obtenir de l’infrarouge,
Tableau 1
le matériau adapté est l’arséniure de gallium (GaAs) avec comme dopant du silicium (Si) ou du zinc (Zn). Les fabricants proposent de nombreux types de diodes aux spécificités différentes. On peut citer le type le plus répandu : les diodes à l’arséniure de gallium, ce sont les plus économiques. Bien qu’elles nécessitent une tension directe plus élevée, les diodes à l’arséniure de gallium-aluminium (AlGaAs) offrent une plus grande puissance de sortie (Tableau 1). Pour le blanc, on ne parle pas de longueur d’onde mais de température de couleur (TC). Celle des diodes électroluminescentes est assez variable en fonction du modèle. Le rendement lumineux est le rapport du flux lumineux émis par la puissance électrique consommée. Il s’exprime en lumens par Watt (lm/W). Ce paramètre permet de comparer l’efficacité de la conversion de l’énergie en lumière visible des diverses sources de lumière. Selon les types de diodes, le rendement lumineux est variable. Généralement compris entre 20 et 80 lm/W, il dépasse parfois les 130 lm/W. Une grande disparité dans les performances est présente selon la couleur (température de couleur pour le blanc), la puissance ou encore la marque. Les bleues n’excèdent pas les 30 lm/W alors que les vertes peuvent avoir une efficacité lumineuse bien plus élevée. La limite théorique d’une source qui transformerait intégralement toute l’énergie électrique en lumière visible est de 683 lm/W. Pour cela, il faudrait qu’elle possède un spectre monochromatique de longueur d’onde 555 nm, longueur d’onde correspondant au maximum de sensibilité de l’œil.
Avantages des LEDs Excellente résistance mécanique (chocs, écrasement, vibrations) donc transportable.
Classification des LEDs.
Couleur
Longueur d’onde (nm)
Tension de seuil (V)
Semi-conducteur utilisé
InfraRouge
λ > 760
ΔV < 1,63
Arséniure de gallium-aluminium (AlGaAs)
Rouge
610 < λ < 760
1,63 < ΔV < 2,03
Arséniure de gallium-aluminium (AlGaAs) Phospho-arséniure de gallium (GaAsP)
Orange
590 < λ < 610
2,03 < ΔV < 2,10
Phospho-arséniure de gallium (GaAsP)
Jaune
570 < λ < 590
2,10 < ΔV < 2,18
Phospho-arséniure de gallium (GaAsP)
Vert
500 < λ < 570
2,18 < ΔV < 2,48
Nitrure de gallium (GaN) Phosphure de gallium (GaP)
Bleu
450 < λ < 500
2,48 < ΔV < 2,76
Séléniure de zinc (ZnSe) Nitrure de gallium/indium (InGaN) Carbure de silicium (SiC)
Violet
400 < λ < 450
2,76 < ΔV < 3,1
Ultraviolet
λ < 400
ΔV > 3,1
Blanc
Chaude à froide
ΔV = 3,5
Diamant (C)
Diodes électroluminescentes (DEL)
Très faible consommation électrique (quelques dizaines de milliwatts) grâce à un très bon rendement. Durée de vie beaucoup plus longue qu’une lampe à incandescence classique ou même qu’une lampe fluorescente (50 000 à 100 000 heures contre 6 000 à 15 000 heures pour les fluorescentes et au maximum un millier d’heures pour les lampes à incandescence). Néanmoins, les diodes bleues ont une durée de vie 3 fois inférieure aux autres couleurs de diodes rouge-vert-jaune Taille beaucoup plus petite que les lampes classiques. En assemblant plusieurs LED, on peut réaliser des éclairages avec des formes novatrices. Fonctionnement en très basse tension (TBT), gage de sécurité et de facilité de transport. Il existe pour les campeurs des lampes de poche à LED actionnées par une simple dynamo à main (« lampe à manivelle ») de mouvement lent. Atout non négligeable en matière de sécurité, par rapport aux systèmes lumineux classiques, leur inertie lumineuse est quasiment nulle. Elles s’allument et s’éteignent en un temps très court, ce qui permet l’utilisation en transmission de signaux à courte distance (optocoupleurs) ou longue (fibres optiques). Les LED atteignent immédiatement leur intensité lumineuse nominale. Vu leur puissance, les LED classiques 5 mm ne chauffent presque pas et ne brûlent pas les doigts. Pour les montages de puissance supérieure à 1 W, il faut prévoir une dissipation de la chaleur sans quoi la diode sera fortement endommagée voire détruite du fait de l’échauffement. En effet, une diode électroluminescente convertit environ 20 % de l’énergie électrique en lumière, le reste étant dégagé sous forme de chaleur. Absence d’effet secondaire hormis pour l’œil si les LED sont utilisées seules sans ajout de photo-activateur comme les porphyrines.
Inconvénients Désavantages propres aux LEDs de forte puissance Le rendement lumineux est plus faible. Les LED bleues ainsi que les blanches contiennent un spectre bleu de forte intensité dangereux pour la rétine si leur rayonnement entre dans le champ de vision, même périphérique. Le problème se pose par exemple avec les flashs à base de diodes électroluminescentes.
S353
pose des problèmes de fiabilité pour les modèles de puissance. En clair, plus une LED est puissante plus la séance va être courte. Comme on ne sait pas s’il vaut mieux utiliser des LEDs de faible puissance, en mode continue ou en mode pulsé ou de forte puissance mais sur de courtes sessions… le débat reste ouvert. En mode photothérapie dynamique avec la 5 ALA, la réaction chimique provoque une sensation de brûlure intense souvent mal supportée surtout pour de grandes surfaces traitées Risques oculaires. Il a été clairement démontré que les LEDs bleues détruisaient définitivement les cellules rétiniennes. Dans un rapport récent, Fernandes et al. rapportent également la prolifération de mélanomes uvéaux chez le lapin sous exposition à des LEDs bleues. La protection par des coques oculaires est donc indispensable (1).
Action physico-chimique des LEDs [2-4] Il a été démontré in vitro que les LEDs rouges, bleues, orange ou infrarouges pouvaient entraîner : • activation du système oxydation-reduction (REDOX) de toutes les cellules cutanées ainsi que leurs synthèses d’acide nucléique : ◦ accélération du transfert d’électrons au niveau de la chaîne respiratoire mitochondriale ; ◦ production de radicaux superoxydes O – et H²O²… ; ◦ production d’oxygène singulet s’il s’agit d’une photothérapie dynamique ; ◦ augmentation transitoire de la température qui modifie la structure cellulaire ; • stimulation sur la néangiogénese et les cellules qui régissent les processus inflammatoires (macrophages, mastocytes…) et de cicatrisation (fibroblastes) : ◦ activation du relargage des cytokines anti-inflammatoires et de facteurs de croissance, par les macrophages, les plaquettes etc. ; ◦ synthèse de Procollagéne I, II et ARm mais sans activation des collagénases et des gélatinases ; ◦ stimulation des T lymphocytes (TH1 et TH2, IL4)… réduction des cytokines pro-inflammatoires.
LEDs et applications cliniques Acné
Par ailleurs pour toutes les LEDs La lumière bleue, même de faible intensité, présente dans une chambre à coucher pendant la nuit (par exemple, veille d’un appareil ou radioréveil) perturbe le cycle du sommeil en diminuant la synthèse de la mélatonine. Elle peut par contre être utile pour combattre les décalages horaires. La LED étant un semi-conducteur, elle est affectée par la température : plus elle chauffe, plus sa tension directe de jonction décroît, et son rendement lumineux se dégrade. Cela
Bien que la physiopathologie de l’acné ne soit pas uniquement liée à une infection bactérienne, le P. acnes produit une porphyrine, activable par les LEDs, notamment bleues, car le second pic d’absorption se situe à 415 nm. Cette photo-activation provoque la destruction de la bactérie par la production de radicaux libres et d’oxygène singulet, réaction univoque à toutes les techniques de photothérapie dynamique (PDT).De nombreuses études cliniques font état d’une amélioration de l’acné inflammatoire de plus de 50 % à raison de 2 séances durant 6 semaines avec les
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H. Cartier et al.
LEDs bleues seules [5,6]. Bien sûr, cet effet ne peut être que suspensif mais pas plus que la plupart des traitements dermatologiques proposés à ce jour (Figs. 1, 2 et 3). En 2000, Papageorgiou et al. ont pu montrer que l’association d’une exposition alternée de LEDs bleue et rouge pouvait améliorer de 48 % l’acné rétentionnelle et de 76 % l’acné inflammatoire. Les LEDs rouges ont ici un effet antiinflammatoire mais elles correspondent aussi au premier pic d’absorption de la coproporphyrine III soit plus de 600 nm [7]. Cette étude a été depuis confirmée de nombreuses fois, pour tous les phototypes. Ainsi en Corée, Seung Yoon Lee et al., ont confirmé en 2006 avec l’omnilux, une amélioration respective de 34 et 78 % pour les 27 patients traités à raison de 2 séances par semaine durant 4 semaines par un traitement alterné de LEDs bleue et rouge. Pour les lésions rétentionelles, l’amélioration était à son pic d’efficacité dès la seconde semaine de traitement, pour être stable ensuite durant les 4 dernières séances mais aussi 8 semaines après la dernière session. Pour les lésions inflammatoires, l’amélioration était de 60 % à la troisième semaine pour s’améliorer encore de 18 % dans les 8 semaines de suivi sans traitement (l’irradiance
Figure 3.
Figure 1.
Acné avant traitement par LEDs bleues.
Figure 2. Réduction de l’acné inflammatoire après 5 semaines de traitement bi-hebdomadaire.
Acné et LEDs bleue de 420 nm Pulsar®.
était à cet égard de 40 mW/cm2 pour les LEDs bleues et 80 mW/cm2 pour les rouges. La fluence était respectivement de 48 et 96 J/cm2 durant 20 minutes chacune [8]. La PDT « endogène » peut donc être une alternative aux antibiotiques surtout lorsqu’on craint une résistance bactérienne ou pour optimiser le résultat en complément. En effet, rien n’empêche d’associer les séances de LEDs bleues aux traitements topiques ou généraux y compris l’istrétinoine. Il n’y pas de risque à déclencher une photosensibilisation même avec le peroxyde de benzoyle. On peut également la proposer chez les femmes enceintes et pour tous les phototypes. De même, afin d’éviter les petites aggravations rares et transitoires dans les acnés inflammatoires lorsque on ne propose que les LEDs bleues, on a tendance à proposer dans la même séance, une exposition alternée de LEDs bleue et rouge en mode pulsé ou continu. En effet quelques auteurs supposent que ces phénomènes d’aggravation transitoire pourraient être secondaires aux débris de P. acnes qui stimuleraient une réaction inflammatoire des polynucléaires neutrophiles et les processus macrophagiques [9,10]. La complémentarité des LEDs bleues et rouges est également démontrée avec des résultats si proches de la PDT exogène topique, qu’il n’apparaît plus nécessaire de la proposer même si un nombre plus conséquent de séances est alors nécessaire. Pour une pathologie considérée comme mal vécue socialement mais bénigne, on évite la prescription d’une 5ALA coûteuse, on réduit la durée d’une séance déjà longue en évitant l’application de 5ALA. Et surtout on annule tous les risques d’aggravation de l’acné, la gestion des sensations de brûlures durant les séances et l’effet peeling-like du postopératoire [11].
Diodes électroluminescentes (DEL)
Melasma et éclaircissement du teint Bien que cela ne soit pas significatif statistiquement, Lee SY et al. ont remarqué que le teint, corrélé au niveau de mélanine, s’assombrissait avec les LEDs bleus et s’éclaircissait avec les LEDs rouges et Infrarouges. Quelques sociétés essayent de doper l’effet des LEDs à haute longueur d’onde en y associant dans la même séance des produits chimiques mélanophages tels que la chlorophylline.
Cicatrisation Depuis les années 1960, on sait qu’avec la Low-level laser therapy, on peut accélérer les processus de cicatrisation d’une plaie. Bien que différent sur le plan physique, l’usage des LEDs a été proposé dans le même but avec un certain succès dans de nombreuses publications. Toutes les publications démontrent que la suractivation du système redox améliore ces états de stress cutané. Weiss et al. ont montré en 2007 dans une série de 19 patients que l’exposition à des LEDs 590 nm versus placebo pouvaient réduire significativement la survenue des radio-épithélites du sein : les sujets traités immédiatement après leur séance par une brève illumination par LED ont présenté dans 94 % des cas une inflammation mineure grade zéro ou 1 versus 14 % (pas de LED) tandis qu’on observait des lésions de grade 3 pour 85 % des patients sans LED et aucun grade 3 dans le groupe avec LED (12). Il est alors aisé de comprendre que notamment après un resurfaçage CO² ou erbium, de type fractionné ou non, une illumination par LED peut être utile car s’il y a effraction cutanée, on a forcément une sur-activation du processus de cicatrisation que les LEDs peuvent venir moduler. Alster T. et son équipe proposent ainsi de réduire les effets post-opératoires des modes fractionnés des lasers avec une étude sur 20 patients : après un traitement du visage entier par laser Fraxel R (Reliant Technologies), ils bénéficient immédiatement après la séance, d’une exposition durant 35 secondes (gratuitement) d’une hémiface par LED (Gentlewaves 590 nm, 0,1 J/cm2, Light BioSciences). L’étude est bien construite (photographies…) et permet de constater pour tous les patients, quels que soient le phototype ou l’âge, une réduction significative de l’érythème post-laser à 24 h et pour certains à 48 h… À noter qu’à 96 h il n’y a plus de différence significative entre les 2 hémifaces. Cette étude a le mérite d’ouvrir la voie à d’autres études, afin d’évaluer l’intérêt des LEDs sur plus de critères (douleur, rougeur, infection, texture, histologie…) et en fonction de la bande spectrale et en fonction de la durée des séances (35 secondes) [13]. Quelques publications font état d’une accélération des processus cicatriciels pour des plaies profondes y compris des ulcères de jambes [14,15]. Si Vinck et al. considérent que les LEDs verte (570 nm) seraient indispensables pour favoriser la croissance des fibroblastes, Erdle et al. privilégient les LEDs 660 nm pour accélérer la cicatrisation d’une brûlure provoquée sur la peau de souris [16,17]. Whelan et al. ont déjà publié il y a presque 10 ans, qu’un seul dispositif combinant 3 longueurs d’ondes : 670, 720 et 880 nm pouvait accélérer de 50 % la cicatrisation d’une plaie [18]. De même, l’exposition de plaies diabétiques résistantes à des LEDs 660 et 890 nm insérées dans une pièce à main miniaturisée pouvait guérir complètement 60 % des patients à 90 jours, versus aucun patient dans le groupe placebo. Les fluences étaient
S355
somme toute assez faibles : 100 mW/cm2, 30 secondes, fluence 3,0 J/cm2.durant un maximum de 90 jours [19]. Lipovsky et al. dans une publication récente montre que même la lumière blanche pourrait être utile. Dans une belle étude, ils ont pu déterminer le spectre de certaines bactéries – la pyocyanine étant le photosensibilisant endogène le plus commun – et confirmer que des irradiances trop faibles ou de durée trop courte pouvaient stimuler les micro-organismes comme le staphylocoque alors que des doses fortes ou prolongées pouvaient les détruire. De même, en prenant une lumière blanche, qui peut être obtenue avec la conjonction de LEDs de différentes longueurs d’ondes, on pouvait avec une fluence de 120 J/cm2 (400 mW/cm2) durant 5 minutes réduire respectivement la viabilité de 83, 62 et 56 % pour le staphylocoque aureus, l’E. coli et le S. marcescens. Par contre, ils n’ont constaté aucune influence sur le P. aeruginosa. A titre indicatif, il rappelle qu’une fluence de 4 J/cm2 suffit à stimuler la prolifération fibroblastiques et les facteurs de croissances [20].
Dyskératoses, kératoses actiniques et carcinomes On ne rappellera pas le mécanisme physico-chimique de la photothérapie dynamique. Néanmoins, en France, il y a une AMM pour proposer le Metvixia® avec une photo-exposition par des diodes rouges Aktilite® afin de détruire les kératoses actiniques et les carcinomes étendus de type maladie de Bowen et basocellulaires superficiels (CBC) (en dehors du visage pour les CBC). L’important dans le protocole thérapeutique repose plus sur la bonne préparation de la zone à traiter, du temps de pose et de la pénétration de la crème photo-sensibilisante que de la couleur ou du type d’appareil. En effet, on peut tout aussi bien utiliser les LEDs bleus mais la longueur d’onde est forcément plus courte donc moins pénétrante que le rouge, il est préférable de la proposer pour des lésions peu épaisses (l’association LEDs bleues et Metvixia est sans AMM en France, aux États-Unis pour les kératoses on utilise du Levulan avec des LEDs bleues avec de bons résultats). De très nombreuses publications font état de l’intérêt d’associer les LEDs rouges ou bleus en association avec le 5 ALA ou le Methyl-ALA (MAL). Ainsi Szeimies et al. ont publié en 2009 les résultats en double aveugle d’une étude multicentrique européenne associant LEDs rouge et MAL pour 130 patients versus placebo : à raison de 2 sessions à une semaine d’intervalle, ils ont pu démontrer le très net bénéfice de la MAL- PDT : 83,3 % versus 28,7 % de réponse complète par lésion et 68,4 % versus 6,9 % de réponse complète par patient pour l’ensemble des lésions (57 patients avec 418 lésions traitées avec la MAL-PDT et 58 avec 414 lésions). L’âge, le sexe, le phototype, l’épaisseur des lésions étaient sans influence sur le résultat à la différence de la taille en surface de chaque lésion. Les résultats étaient meilleurs pour des petites lésions inférieures à 20 mm [21]. La durée des expositions pour déclencher la réaction chimique est fonction de la clinique (disparition totale de la fluorescence violette en lumière de Wood) et de chaque dispositif lumineux soit de 7 à 30 minutes environ pour des fluences de 37 J/cm² à plus de 120 J/cm² avec les LEDs rouges. Le protocole de la PDT est facile mais la préparation, la durée des sessions, le suivi sont chronophages. Cela nécessite une équipe entraînée et un espace de traitement adapté. Plus la surface est grande, plus
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la sensation de brûlure dégagée durant la séance est insupportable. On évite habituellement l’usage concomitant de topique anesthésiant afin d’éviter une moins bonne pénétration de la 5ALA. On préconise soit les anesthésies tronculaires mais certains auteurs et le bon sens proposent l’usage de système pulsé d’air froid ou de brumisation d’eau et même des pauses de quelques minutes durant la photo-exposition sans que cela n’obère le résultat final, au contraire [22]. La carcinologie cutanée sera peut être le moyen de voir se développer la photothérapie dynamique en dehors des centres hospitaliers si une cotation d’acte et sa base de remboursement sont acceptables et enfin officialisées par décret. Dans un récent livre, Choudhary-Sonal et al. font la revue exhaustive de tout ce qui est possible de proposer en PDT avec les diodes [23].
Rajeunissement C’est véritablement Mac Daniels et Weiss en 2004 par leurs premières publications qui ont permis le développement des LEDs pour cette indication [24]. Avec des LEDs 590 nm, cette équipe et beaucoup d’autres ensuite mais toujours avec le même appareil ont démontré qu’on pouvait espérer une nette réduction des ridules du pourtour orbitaire, améliorer le teint, réduire les processus inflammatoires etc. Les publications ont ensuite concerné souvent les mêmes équipes et plus sous forme de posters et de communications orales. Une très récente et sévère publication sur l’usage ce type d’appareil conclut en l’absence totale de résultat sur les rides de la face. Ce groupe important d’auteurs souhaitait se faire une opinion sur le bénéfice de la photomodulation par LED dans l’héliodermie et la sénescence cutanée de la zone périorbitaire avec les LED 590 nm GentleWaves (0,1 J/cm2,40 secondes, pulse 250 ms on-time et 100 ms off-time) : 42 patients (6 sorties d’étude), 1 séance par semaine durant 8 semaines, évaluation des zones de la patte d’oie sur les critères de rougeur, rides, lentigo solaire, rugosité, dilatation des pores et teint. Les patients ont jugé que l’amélioration était nette sur tous les critères sauf les lentigos solaires mais que s’il fallait payer 150 à 200 USD par semaine, seuls 17 % seraient prêts à poursuivre le traitement… Les médecins ont jugé qu’il n’y avait aucun résultat bénéfique sur les critères cliniques sus-cités et même pire, que le teint pouvait être dégradé dans quelques cas. Les auteurs expliquent ensuite que la plupart des études vantant les mérites de la photomodulation dans cette zone anatomique étaient issues des mêmes équipes médicales qui ont lancées et commercialisées les dispositifs. S’ils ne remettent pas en doute les bénéfices paracliniques – physico-chimico-histologiques – des LED par l’intermédiaire du système Redox, ils détaillent sans concession les études cliniques… et concluent que les résultats dits de « photomodulation » par LED pour ce type d’indication tiennent plus de l’effet placebo [25]. Dans un registre de LEDs différentes, Lee SY et al. en 2007 ont comparé dans une étude prospective contre placebo sur 23 patients, les LEDs 633 nm seules ou associées avec les LEDs infrarouges 830 nm. Ils constatent une réduction des rides (max : 36 %), une amélioration de la texture (max : 19 %). Il semble qu’il n’y ait au final que peu de différence entre les LEDs IR et l’association IR et rouges. Histologiquement, les auteurs constatent une augmentation de la production du
H. Cartier et al.
collagène et des fibres et une hyperactivité des fibroblastes. L’étude immuno-histochimique fait état d’une augmentation de l’expression de TIMP-1 et 2, mRNA l d’IL-1ss (par PCR), du TNF-alpha, de l’ICAM-1. Tandis qu’ils observaient une réduction d’IL-6 aux effets pro-inflammatoire. La tolérance est évidemment excellente sans effet secondaire. Par contre, les photographies cliniques sont assez peu probantes… et il n’y a pas d’autre publication à ce jour [26]. Aujourd’hui, pour nous, proposer les LEDs seules pour une peau sans effraction cutanée, dans une indication purement esthétique, risque d’exposer celui qui le proposera à quelques déboires. Weiss et al. avaient déjà précisé en 2005 que si les critères cliniques d’amélioration de la texture et de la structure cutanée étaient notables pour plus de 90 % des patients, ils ne notaient une amélioration des rides que d’à peine 10 % en profilométrie [27]. Il faut donc nuancer tous ces résultats, nous ne sommes qu’aux prémices d’une nouvelle ère avec des LEDs de plus en plus puissantes où des protocoles différents notamment avec un jeu élargi de LEDs de différentes couleurs sont à l’étude pour essayer d’obtenir une photo-modulation suffisante pour avoir une traduction clinique plus objectivable (Figs. 4 et 5).
Figure 4. Traitement de l’inflammation post-brûlure avec LEDs de 633 nm Omnilux®.
Jet lag Pour ceux qui aurait le sommeil perturbé par la technologie LEDs, pour les grands voyageurs soumis au décalage horaire… pour « réinitaliser » un cycle nycthéméral, Wright et al. ont montré en 2001, sur 66 volontaires que l’exposition perioculaire pouvait supprimer la production de la mélatonine. La longueur d’onde idéale pour stopper la production de la glande pinéale serait même de 509 nm… ils utilisaient des diodes bleus 485-510 nm [28].
Diodes électroluminescentes (DEL)
S357
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[8] Figure 5. vertes.
Pigmentation post-inflammatoire Red-peel et LEDs
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Conclusion [10]
La fabrication de LEDs s’est particulièrement développée ces dernières années avec la possibilité d’obtenir quasiment toutes les longueurs d’ondes possibles dans le visible et le proche infrarouge pour des diodes tous les jours un peu plus puissantes. À tel point que le marché « domestique » des LEDs a littéralement explosé passant ainsi de 200 millions USD en 1997 à 5 milliards en 2007. L’usage des LEDs ouvre certainement de nouvelles perspectives en dermatologie. Mais à la lecture de la littérature, la photothérapie dynamique et l’acné sont les seules à avoir prouvé leur efficacité sans contestation. L’accélération du processus de cicatrisation et la réduction des infections après effraction cutanée ne peuvent pas laisser insensible un dermatologue. Si les réactions immuno-histochimiques sont démontrées, si les résultats en pratique quotidienne le confirment pour tous les praticiens qui sont acquis à l’usage de ce type de dispositif, il reste encore du chemin pour déterminer la meilleure des longueurs d’onde pour chaque indication dermatologique.
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Conflits d’intérêts [18]
Les auteurs de cet article n’ont déclaré aucun conflit d’intérêts.
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