Absorption du rayonnement IR par le tissu cutané

Précisément, le terme infrarouge évoque leur utilisation traditionnelle en rééducation fonctionnelle et en médecine du sport, préalablement à un soin ou à un massage. Mais leur effet est très limité. Comme le montre la figure ci-dessous, il existe 3 types d'infrarouges, différenciés par leur longueur d'onde, naturellement présents dans le spectre solaire, mais aussi dans la lumière artificielle : IR.A de 76o à 1400 nanomètres IR.B de 1400 à 3000 nanomètres IR.C de 3000 à 6ooo nanomètres.

Ces différences physiques correspondent aussi à des profondeurs de pénétration transcutanées et des effets physiologiques différents.

Nous le voyons ci-dessous, l'absorption des rayonnements B et C au-delà du derme est quasiment inexistante. Le rayonnement C ne dépasse pas le stratum germinativum, le rayonnement B laisse filtrer moins de 1o % du faisceau originel dans les couches sous-cutanées. Par contre, le rayonnement A est encore significativement présent dans le chorion (48 %) et dans l'hypoderme (20 %).

En médecine physique, l'utilisation de l'intégralité du spectre infrarouge non filtré provoque un rougissement et une "surchauffe" de la peau, vite intolérables quand on administre la dose pourtant nécessaire pour une action thermique efficace. En sont responsables principalement les infrarouges B et C. La chaleur créée en surface pique, brûle et provoque le dessèchement de la peau.

C'est pour éviter tous ces inconvénients, dus à une charge thermique élevée et concentrée sur la peau, qu'a été conçu et développé l'émetteur Hydrosun®, permettant de limiter le rayonnement infrarouge aux seules longueurs d'ondes courtes, efficaces en profondeur (infrarouges A filtrés). Le principe de ce filtrage va être exposé dans les paragraphes suivants.

Pénétration et propriété des IRFA

La première propriété intéressante des IRFA est donc, tout d'abord, leur puissance de pénétration supérieure à celle des rayonnements B et C. L'onde A (cela a pu être démontré par des sondes thermiques) parcourt les tissus jusqu'à une profondeur de 7o mm : nous sommes largement dans l'hypoderme et au delà, abordant les zones où se situent les surcharges lipidiques sous cutanées ou plus profondes, graisse gluthéale, lipodystrophies.

En ce qui concerne l'émetteur IRFA, il permet par son filtre à eau, l'absorption de ces longueurs d'ondes indésirables, réduisant alors la sensation de chaleur de la peau.

Selon la loi d'absorption de Beer-Lambert, une couche d'eau d'une épaisseur de 8 mm est suffisante pour offrir une protection équivalente à celle de l'atmosphère. Mais le «signal d'alarme douleur» est lui aussi déconnecté dans ces mêmes conditions. Aussi, la couche d'eau du filtre de l'émetteur IRFA n'est que de 4 mm, réduisant ainsi la sensibilité douloureuse (sans la supprimer), et ce jusqu'à un niveau d'irradiation tolérable par le patient pour une durée de traitement efficace.

Nous savons que la thermothérapie par IR est globalement reconnue comme étant relativement peu efficace. L'explication réside dans le fait que les longueurs d'ondes supérieure à 1,5 llm (essentiellement les IR.B) sont rapidement et complètement absorbées par les molécules d'eau présentes dans les couches superficielles de la peau pour être transformées en chaleur. Certaines longueurs d'onde de la bande des IR.A (0,94 llm ;1,16 llm ;1,38 llm) sont aussi absorbées de la même manière, ce qui augmente encore l'effet de chaleur excessive (et de déshydratation) de la surface cutanée. De ce fait, la profondeur et la durée de l'exposition à l'émetteur s'en trouvent réduites, diminuant l'efficacité d'autant.

Contrairement à son effet de chaleur de surface peu important, le rayonnement IRFA a une action exactement opposée en profondeur, démontrée par l'augmentation de la température locale. Cette élévation de température dans le derme entraîne une amélioration sanguine, ce qui augmente les apports dans les zones irradiées : davantage d'oxygène et de substances indispensables aux réactions biochimiques.

Coupe de l'émetteur IRFA

L'association du soleil et de la vapeur d'eau atmosphérique a été reproduite techniquement pour n'utiliser que la partie efficace bien tolérée et profonde du spectre infrarouge. La présence de la vapeur d'eau atmosphérique peut être simulée avec une mince pellicule d'eau. L'eau qui est hermétiquement scellée dans une cuvette absorbe les longueurs d'onde des bandes de radiations infrarouges B et C qui sont irritantes pour la peau, sans provoquer de douleur et permet un réchauffement thérapeutique dans les tissus profonds sur des périodes prolongées.

Un refroidisseur d'air de la cuvette, placé à l'arrière de la boîte de la lampe, est installé pour prévenir l'ébullition de l'eau lorsqu'elle absorbe les radiations B et C. Pour des raisons de sécurité, il y a également un interrupteur de sécurité automatique, qui éteint l'irradiateur si, pour quelque raison la température devient trop élevée à l'intérieur de l'appareil.

L'amélioration de la circulation sanguine est un facteur très important d'efficacité en thermothérapie. Comme il ressort du graphique suivant, le rayonnement IRFA permet une action effective sur l'augmentation de la circulation sanguine dans le tissu jusqu'à 7 cm de profondeur (ce qui est plus surprenant, par contre, c'est que le rayonnement IR conventionnel entraîne un effet contraire à la même profondeur).

Le graphique montre l'augmentation de la circulation sanguine après 30 minutes d'irradiation, en partant d'une circulation sanguine avant irradiation, marquée par la ligne Zoo %. Après irradiation par IRFA, la courbe de circulation sanguine, jusqu'à une profondeur de 7 cm, se situe nettement au-dessus du niveau de départ. Les apports dans ces tissus jusqu'à une profondeur de 7 cm sont alors améliorés.

Cette augmentation du flux circulatoire s'accompagne d'une augmentation de la pression partielle en oxygène (Pao2) pouvant dépasser par-fois de + 600 % les données de départ, pendant l'irradiation. Par contre, après une irradiation par IR conventionnels, la courbe de circulation sanguine tombe en-dessous de son niveau de départ, et ce à partir de 1,5 cm de profondeur dans le tissu : les apports sanguins tissulaires se dégradent par rapport à la situation de départ.

L'action sur le métabolisme par le rayonnement IR en filtration aqueuse est donc définitivement supérieure à celle obtenue par rayonnement IR conventionnel.

Intérêt thérapeutique des IRFA

De nombreuses communications ont déjà été publiées, quant à l'intérêt médical et thérapeutique des infrarouges A, et de la thermothérapie par ondes filtrées, notamment avec l'émetteur Hydrosun®.

Ainsi, la thermothérapie par ondes filtrées est utilisée dans différents domaines : ceux de la recherche et de diverses spécialités médicales, témoignant d'une efficacité sur :la protection des dermofibroblastes lors d'une irradiation conjointe par ultraviolets (INSERM U 132, 1998), la cicatrisation cutanée par induction de la synthèse de ferritine ; (CH 1011 Lausanne, 2000), la cicatrisation des ulcères cutanés (Billand et Barras, Engelberg, 1998), en rhumatologie, et médecine du sport (action anti inflammatoire, myo relaxante et antalgique), en dermatologie (nécroses infectieuses, plaies torpides), en phlébologie : augmentation de la micro circulation locale, dans le traitement des infections et catarrhes ORL chroniques, enfin, différentes études ont été menées en oncologie ; les IRFA ont montré leur efficacité sur les tumeurs primaires cutanées et sous cutanées, malignes et superficielles, où le rayonnement favorise une diminution du volume des lésions, ce traitement étant bien entendu associé aux protocoles chimiothérapiques et chimiques d'usage.

Ces différences physiques correspondent aussi à des profondeurs de pénétration transcutanées et des effets physiologiques différents.

Nous le voyons ci-dessous, l'absorption des rayonnements B et C au-delà du derme est quasiment inexistante. Le rayonnement C ne dépasse pas le stratum germinativum, le rayonnement B laisse filtrer moins de 1o % du faisceau originel dans les couches sous-cutanées. Par contre, le rayonnement A est encore significativement présent dans le chorion (48 %) et dans l'hypoderme (20 %).

Les observations de ces dernières indications ont permis d'établir l'existence d'un phénomène intéressant né de l'irradiation infrarouge A (D.K. Kelleher, P. Vaupel) : dans les tissus avoisinants, le rayonnement déclenche une augmentation de la micro circulation, de l'oxygénation locale, et enfin une sécrétion de pyruvates et lactates ainsi que d'ATP : nous verrons à quel point cette manifestation biochimique est primordiale dans les phénomènes de lipolyse que nous traitons dans le chapitre suivant.