La couleur de la peau affecte l'efficacité de la photothérapie pour l'ictère néonatal

Une étude théorique publiée dans la revue Biophotonics Discovery montre que la couleur de la peau et d'autres propriétés optiques modifient significativement la quantité de lumière thérapeutique réellement absorbée par la bilirubine dans le traitement de l'ictère néonatal. Selon les calculs des auteurs, à mesure que la pigmentation cutanée augmente, la proportion de lumière atteignant la cible diminue et la longueur d'onde optimale pour la photothérapie se déplace: d'environ 460 nm pour les peaux claires à environ 470 nm pour les peaux foncées. La conclusion est simple et peu pratique: les lampes « universelles » et les mêmes modes d'irradiation peuvent ne pas être aussi efficaces chez les enfants de différents phototypes; le spectre et la puissance de la thérapie doivent être adaptés à chaque enfant.

Contexte de l'étude

L'ictère néonatal est l'une des causes les plus fréquentes d'hospitalisation des nouveau-nés; le traitement de référence est la photothérapie à la lumière bleue/bleue-verte, qui convertit la bilirubine non conjuguée en photoisomères hydrosolubles (dont la lumirubine) et accélère ainsi son élimination. Par conséquent, les recommandations cliniques insistent sur une plage de longueurs d'onde efficace étroite (environ 460-490 nm) et une intensité d'irradiation suffisante; c'est dans cette fenêtre spectrale que l'absorption de la bilirubine est maximale et que la lumière pénètre suffisamment profondément dans les tissus du nourrisson.

Cependant, l'énergie émise par la lampe n'atteint pas entièrement la « cible » (bilirubine dans la peau et les vaisseaux superficiels): une partie de la lumière est absorbée par la mélanine et l'hémoglobine, et la diffusion dans la peau multicouche « étale » le flux. Lorsque ces propriétés optiques changent, la longueur d'onde effective change également: plusieurs études ont déjà suggéré qu'une lumière bleu-vert d'environ 478-480 nm peut avoir un effet photothérapeutique plus puissant que le pic bleu « classique » d'environ 460 nm, ce qui est associé à un meilleur équilibre entre « absorption de bilirubine ↔ profondeur de pénétration ».

La mesure de la bilirubine par des dispositifs non invasifs (TcB) pose un problème distinct: la précision est significativement affectée par la couleur de la peau. Différentes études ont mis en évidence une sous-estimation et une surestimation de la bilirubine sérique (TSB) par rapport à la bilirubine sérique (TSB) chez les enfants à la peau foncée. Des analyses contrôlées récentes et des modèles in vitro suggèrent que la peau foncée entraîne plus souvent un biais de mesure systématique. Par conséquent, des valeurs de TcB élevées ou « limites » nécessitent une confirmation par TSB.

Dans ce contexte, les études décrivant quantitativement l'impact précis de la pigmentation et d'autres propriétés cutanées sur la dose « utile » absorbée pendant la photothérapie et sur le choix de la longueur d'onde optimale sont pertinentes. Une nouvelle étude publiée dans Biophotonics Discovery résout ce problème en modélisant le transfert de lumière dans la peau des nouveau-nés et montre qu'à mesure que la pigmentation augmente, la proportion d'énergie atteignant la bilirubine diminue et le spectre optimal se déplace vers des ondes plus longues (d'environ 460 nm à environ 470 nm). Ces résultats s'inscrivent dans une réflexion plus large sur la nécessité de prendre en compte la couleur de la peau dans les technologies médicales optiques, de la photothérapie à l'oxymétrie de pouls.

Comment cela a été étudié

Une équipe de l'Université de Twente, de l'hôpital Izala et de l'UMC Groningen a construit des modèles informatiques illustrant la manière dont la lumière traverse la peau multicouche des nouveau-nés et a calculé l'évolution de la dose « utile » de bilirubine absorbée dans différentes conditions. Ils ont varié:

• La pigmentation (mélanine) est le principal facteur qui « intercepte » la lumière bleue dans l’épiderme;
• La teneur en hémoglobine et en bilirubine sont des absorbants concurrents qui affectent la profondeur de pénétration;
• La diffusion et l'épaisseur des couches cutanées sont les paramètres qui déterminent l'endroit où le flux lumineux est « étalé ».
  La modélisation a été réalisée sur toute la gamme bleue de la photothérapie (environ 430-500 nm), afin d'évaluer à quelles longueurs d'onde la bilirubine absorbe le maximum d'énergie en fonction des propriétés de la peau. Les résultats concordent étroitement avec les observations cliniques de longue date, mais sont rarement pris en compte formellement: les peaux foncées nécessitent un réglage spectral différent.

Principales conclusions - en termes simples

Les auteurs mettent en évidence trois effets clés: premièrement, plus la peau est foncée, moins la lumière « utile » atteint la bilirubine, ce qui signifie que la photothérapie sera plus lente à puissance égale. Deuxièmement, l'efficacité maximale se déplace: pour une peau claire, la dose maximale de bilirubine absorbée se situe à environ 460 nm, pour une peau foncée, plus proche de 470 nm. Troisièmement, non seulement la mélanine « influence » le résultat, mais aussi l'hémoglobine/bilirubine cutanée et la diffusion de la lumière – autant de paramètres de réglage supplémentaires si l'appareil peut modifier le spectre et la dose. Ceci explique pourquoi les mêmes lampes et les mêmes « protocoles horaires » entraînent des taux différents de déclin de la TcB/TSB chez les enfants de différents phototypes.

Ce que cela change dans la pratique - idées pour une « photothérapie personnalisée »

Pour les cliniques et les fabricants, les résultats conduisent logiquement à des étapes spécifiques:

• Adaptation spectrale: utiliser des sources à longueurs d'onde commutables (par exemple des combinaisons de LED bleues 455-475 nm) et sélectionner le pic de travail en tenant compte du phototype.
• Dosimétrie « sur la peau » et non « à la lampe »: se concentrer sur la dose absorbée de bilirubine, et pas seulement sur l'irradiation sur le matelas; idéalement, utiliser des capteurs/modèles intégrés qui prennent en compte la pigmentation.
• En tenant compte des facteurs optiques d'accompagnement: l'hémoglobine, la bilirubine dans la peau et la diffusion modifient également l'efficacité - des algorithmes de réglage de la puissance par rétroaction (par la dynamique TcB/TSB) sont utiles.
• Interprétation correcte du TcB dans les peaux foncées: les appareils sous-estiment systématiquement le TcB dans les peaux à forte pigmentation - il vaut la peine de confirmer plus souvent avec la bilirubine sérique et de mettre à jour les étalonnages.

Pourquoi ce n'est pas une surprise pour la biophotonique

La médecine photonique a déjà constaté l'effet de la couleur de peau en oxymétrie de pouls et autres technologies optiques: la mélanine « absorbe » la lumière, modifiant ainsi la profondeur de pénétration et le rapport signal/bruit. En photothérapie néonatale, ce facteur a longtemps été sous-estimé, les lampes « bleues » étant considérées comme universelles. Ces nouveaux travaux comblent cette lacune méthodologique: ils confirment qualitativement la baisse d'efficacité sur les peaux foncées et montrent quantitativement comment la longueur d'onde optimale se déplace, fournissant ainsi des spécifications techniques pour les dispositifs de nouvelle génération.

Limites et prochaines étapes

Il s'agit d'une simulation, et non d'un essai clinique randomisé; les estimations numériques dépendent des paramètres optiques cutanés adoptés et d'hypothèses géométriques. Cependant, les résultats concordent bien avec des données indépendantes: les séries in vitro et cliniques montrent une sous-estimation de la TcB et des différences de réponse à la lumière chez les enfants à peau foncée. L'étape suivante consiste à tester des protocoles cliniques pilotes avec des matrices LED optimisées, où le spectre/la puissance sont sélectionnés en fonction du phototype et où le taux de réduction de la bilirubine et la durée d'hospitalisation sont comparés.

Qui est particulièrement intéressé par cela?

• Pour les néonatologistes et les infirmières - pour une interprétation correcte du TcB et la sélection de l'intensité/durée de la photothérapie chez les enfants à peau foncée.
• Pour les ingénieurs de développement - pour la conception de systèmes multispectraux avec ajustement automatique aux propriétés optiques de la peau.
• Aux régulateurs et aux auteurs de lignes directrices - de mettre à jour les normes de photothérapie en tenant compte du phototype (comme cela est déjà fait pour l'oxymétrie).

Source originale: AJ Dam-Vervloet et al. Effet de la couleur de la peau et d'autres propriétés de la peau sur l'efficacité de la photothérapie pour l'ictère néonatal (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.