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Mécanismes d’action du laser de faible puissance

Les effets physiologiques de l’émission laser s’observent déjà pour une irradiance supérieure à 1,3W/cm² [3,[12]]. Une fluence de 4 J/cm2 est considérée comme la dose optimale pour la stimulation biologique d’un point sur la base de résultats empiriques [[13]] bien que de nouvelles recherches concernant le laser ultra faible puissance (3 mW ; 0,45mJ/cm²) objectiveraient également une photo-biostimulation [[14]]. Ainsi la TAL (670 nm ; 3mW ; 0,21 mJ/mm² par point) appliquée sur ES36 et TR5 aurait un effet anti-œdémateux et antalgique sur un modèle de douleur inflammatoire et neuropathique chez le rat. Pas d’action par contre sur la douleur viscérale [[15]].

Mester en 1968 a été le premier à réaliser des travaux de recherche concernant les effets non thermiques des lasers sur la croissance des cheveux de la souris [[16]]. Dans une étude ultérieure [[17]], le même groupe a rapporté une accélération de la cicatrisation des plaies et l'amélioration de la capacité de régénération des fibres musculaires après lésion grâce à un laser basse énergie à rubis (694 nm) d’une fluence d'un 1 J/cm2.

A la différence des lasers forte puissance qui induisent des effets thermiques, l'un des traits les plus marquants des lasers faible puissance est que les effets sont plutôt médiés par un processus appelé photobiostimulation. On utilisera en règle générale des sources de rayonnement dans la région spectrale rouge et proche infrarouge (620 à 1200 nm de longueur d’onde), pour la raison que l'hémoglobine n'absorbe pas ce rayonnement. De ce fait, l’émission laser peut pénétrer plus profondément dans les tissus vivants et interréagir [[18]].

  

Effets d’absorption tissulaire du rayonnement laser

 

Outre les spécificités physiques précédemment décrites, il convient effectivement de connaître la profondeur d’absorption du rayonnement laser dans le tissu cutané, ceci afin d’en comprendre le mécanisme d’action. En effet, la structure du tissu se compose essentiellement de chromophores comme l’eau, l’hémoglobine et les pigments tels la mélanine, la bilirubine ou le carotène. Il existe une « fenêtre optique » comprise entre 600 et 1300 nm pour laquelle la pénétration est maximale. Au-delà de 1300 nm, l’eau va absorber toute l’énergie, tout comme en dessous de 600 nm, le rayonnement sera absorbé par l’hémoglobine et les pigments [[19],[20]].

 Figure 3. Coefficients d’absorption en mm des trois principaux chromophores biologiques (oxyhémoglobine, mélanine et eau) en fonction de la longueur d’onde (d’après [20]).

 

Ainsi sur un échantillon de peau abdominale humaine de 0,784mm d'épaisseur, l'intensité du rayonnement laser (longueur d'onde 850 nm ; 100mW ; 0,28mm du diamètre de la sonde) est réduite de 66%.  Cela suggère que le rayonnement laser est absorbé dans le premier mm du tissu cutané [[21]]. Notons que le derme qui a une épaisseur moyenne de 1 à 2 mm, est une des trois couches constitutives de la peau comprise entre l’épiderme et l’hypoderme. Il est formé de tissu conjonctif principalement composé d’une matrice extracellulaire produite par des fibroblastes qui interviennent justement dans la mécanotransduction induite par l’acupuncture [[22]]. Ankri et coll. suggèrent que la longueur d’onde optimale pour un effet thérapeutique dans la cicatrisation des lésions est de 730 nm car la pénétration va jusqu’à 1,6mm de profondeur et 0,5mm pour une longueur d’onde à 480 nm [[23]]. Cependant la pénétration du laser diffère aussi selon les localisations cutanées. Ainsi le faisceau laser He-Ne (632,8 nm ; 50 mW) pénètre à 80,5% dans un tissu abdominal de 0,03mm d’épaisseur ; à 6,5% dans un tissu de 2,60mm ; à 0,3% pour 19mm. Au niveau de la face antérieure du bras la pénétration n’est que de 58% pour un tissu cutané de 0,024 mm d’épaisseur et descend à 10% pour un tissu cutané de 1,5mm. Les résultats montrent que la pénétration du rayonnement laser diffère selon les différentes localisations à la surface de la peau [[24]], tout comme on piquera plus ou moins profondément selon les concepts de la médecine traditionnelle chinoise.

 

Effets photobiologiques de l’émission laser

 

On peut considérer que les effets photobiologiques vont résulter d’effets primaires ou directs avec stimulation de la microcirculation (effets sur l’angiogenèse, stimulation trophique au niveau cellulaire) engendrant à leur tour des effets indirects : effets anti-inflammatoires et anti-œdémateux, antalgiques, immunosuppresseurs, trophiques et cicatrisants, effets antiallergiques, effets de détoxification par activation des radicaux libres. A ce jour, plusieurs mécanismes d'action biologique ont été proposés, mais aucun n'est clairement établi et satisfaisant. Par ailleurs, ces effets ont été démontrés en utilisant des dispositifs de laser de faible puissance variables et souvent non comparables. Pour ajouter à la confusion, il existe un effet dose-dépendant actif sur une gamme étroite de longueur d’ondes qui peuvent disparaître avec l’augmentation de la dose délivrée. En effet, les effets de la biostimulation par le laser sont régis par la loi d'Arndt-Schultz à savoir que des stimuli faibles activent l'activité physiologique cellulaire alors que les stimuli intenses les diminuent jusqu’à engendrer une réponse négative [[25],[26]]. Selon cette loi, la biostimulation apparaît à une fluence comprise entre 0,05 et 10 J/cm² [[27]], avec une valeur optimale comprise entre 0,5 et 4 J/cm² [[28]] (figure 4).

 

Figure 4. La loi d'Arndt-Schultz pour thérapie par laser de faible puissance (d’après [28 ]).