Cheveux & Formes
Le cheveu et ses formes :
Les acides aminés, c'est-à-dire chaque cystéine, sont composés de plusieurs atomes liés les uns aux autres.
Les quatre chaînes qui composent chaque protofibrille correspondent à quatre brins de kératine, enroulés et assemblés deux à deux. Chaque chaîne représente l'enchaînement d'un grand nombre d'acides aminés reliés entre eux par des liaisons peptidiques comme sur le schéma ci-contre. Il s'agit de cystéine pour la plupart de ces acides aminés.
Cet ''amas'' d'atome (image de gauche) est directement responsable de liaisons intramoléculaires, entre chaque acide aminé de chaque chaîne. Ainsi des liaisons apparaissent au sein des chaînes de kératine (entre des acides aminés de la même chaîne) mais aussi entre les chaînes (entre des acides aminés de deux chaînes différentes). Ce sont ces liaisons qui déterminent la forme de nos cheveux : agir sur la forme des cheveux, c'est agir sur ces liaisons.
On distingue deux types de liaisons :
-les liaisons faibles, faciles à rompre mais très peu influentes sur la forme des cheveux.
-les liaisons fortes, difficiles à rompre mais très influentes sur la forme des cheveux.
En modifiant différents paramètres il est possible d'agir sur ces liaisons.
Nous avons décidé de jouer sur trois paramètres pour modifier la forme des cheveux :
-l'humidité, l'eau
-la chaleur (avec un lisseur)
-les produits chimiques (produits coiffants)
L'action de l'eau sur les cheveux :
L'électronégativité est la tendance naturelle pour un atome
d'attirer les électrons, c'est à dire lors d'une liaison covalente
entre deux atomes (partage d'un électron entre deux atomes)
les électrons seront plus ''proches'' de cet atome.
L'eau, composée de molécules de H2O, agit sur les liaisons faibles du cheveu et plus précisement sur les liaisons hydrogènes. Ces liaisons se créent entre un doublet non liant d'un atome d'une molécule et d'un atome d'hydrogène (H) d'une autre molécule et par interaction électrostatique. Il est également nécessaire que l'atome H soit lié à un atome fortement électronégatif (un atome qui attire plus les électrons vers lui) car grâce à ce dernier l'atome d'hydrogène va être davantage chargé positivement. Par la suite, étant ''chargé'' positivement, la liaison entre l'atome H et le doublet non liant (assemblage de deux électrons, donc charge négative) d'un autre atome sera possible.
Ainsi, au sein des chaînes de kératine apparaissent nombreuses de ces liaisons ; en effet, la cystéine contient des atomes d'hydrogène (H, boules blanches) liés soit avec un atome de soufre (S, boules jaunes) soit avec un atome d'oxygène (O, boules rouges). Dans les deux cas, la différence d'électronégativité entre un de ces atomes et celui d'hydrogène est forte : de ce fait, les atomes H peuvent facilement créer des liaisons avec d'autres atomes.
Cependant, lorsque l'on mouille des cheveux, les liaisons hydrogènes se rompent : les molécules d'eau qui sont des molécules polarisées, possèdent des atomes H chargés plutôt positivement et des atomes O avec deux doublets non liants chacun. De ce fait, les atomes de ces molécules vont permettre l'apparition de liaisons hydrogènes entre les atomes des chaînes de kératine et ceux des molécules d'eau : les liaisons faibles des brins de kératine sont ''cassées''.
Le cheveu devient alors plus malléable et peut prendre à peu près n'importe quelle forme. Cependant la tenue du cheveu n'est pas évidente (ceci étant lié au fait qu'une fois mouillé, le cheveu est bien plus lourd car il absorbe l'eau) et le cheveu ne reste pas éternellement mouillé.
Lors du séchage, qu'il soit naturel ou accéléré (sèche-cheveu), les molécules d'eau ''disparaissent'' (elles s'évaporent) et les anciennes liaisons hydrogènes se créent de nouveau mais cette fois en fonction de la forme du cheveu.
L'action de l'eau se fait alors en deux temps : tout d'abord les molécules d'eau rompent les liaisons hydrogènes et permettent aux cheveux d'être coiffés comme désiré puis lors du séchage les liaisons se reforment en fonction de la forme prise par les cheveux.
Ces nouvelles liaisons détermineront la forme des cheveux mais seulement pour un temps limité car par la suite les liaisons fortes reprendront le dessus.
L'expérimentation, partie 1 :
Sur la tête à coiffer, nous avons mouillé plusieurs cheveux (il s'agit de vrais cheveux) avec un brumisateur.
Par la suite, nous avons utilisé un sèche cheveux pour faire tenir la mèche ''à la verticale''.
Enfin, les cheveux ont pris la forme souhaitée après les avoir préalablement mouillés.
L'action de la chaleur sur les cheveux :
La chaleur agit sur les liaisons fortes, plus précisement sur les ponts disulfures : ce sont des liaisons covalentes entre deux atomes de soufre que l'on retrouve dans la cystéine. Cet assemblage forme une molécule de cystine.
En effet, l'énergie thermique issue de diverses sources : énergie électrique, énergie mécanique, énergie naturelle ou fossile (combustion de différents comburants comme le bois,le gaz naturel, le pétrole ou par fission ou fusion nucléaire...) peut être transformée en énergie cynétique au sein de la matière (énergie de mouvement). La chaleur va agir sur le comportement des molécules ou plutôt va agir sur les différentes liaisons existantes entre les molécules qui forment la matière en se transformant en énergie de mouvement qui va casser les liaisons.
Ainsi, lorqu'un objet est soumis à l'action de l'énergie thermique, les molécules qui le constituent sont modifiées et modifient donc la ''matière'' de l'objet ; par exemple, lorsqu'un glaçon fond, l'organisation des molécules d'eau est modifiée : l'eau passe de l'état solide à l'état liquide.
Le pont disulfure va être momentanément rompu et va permettre au cheveu d'être malléable. Ainsi le cheveu prendra la forme voulue en fonction du mouvement du lisseur (l'enroulement par exemple pour former des boucles) puis la liaison va se reformer en fonction de la forme prise par le cheveu.
L'expérimentation, partie 2 :
Sur la photo de gauche, nous avons lissé une partie des cheveux (ceux de droite) et nous n'avons pas touché aux autres.
Sur la photo de droite, on peut tès clairement voir la différence de forme entres les cheveux passés au lisseur et ceux qui ont gardé leur forme d'origine.
L'action des produits chimiques sur les cheveux :
Les produits chimiques agissent eux aussi sur les ponts disulfures mais d'une autre façon.
Les principes d'oxydation et de réduction consistent, pour le premier, à la tendance pour un élément chimique à capter un ou plusieurs électrons et pour le second, à la tendance pour un élément à en céder.
Lorsqu'on applique un produit coiffant contenant des agents réducteurs sur des cheveux, on assiste à une transformation chimique au cours de laquelle les atomes de soufre vont capter des électrons (on parle donc d'oxydant) et les agents réducteurs vont eux céder des électrons (on parle donc de réducteur).
Cela est possible grâce à certains produits chimiques coiffants (tel que le gel, la laque, la cire ou encore de nombreux autres cosmétiques) qui contiennent des agents réducteurs. Le pont disulfure reliant les deux atomes de soufre va se rompre et une nouvelle liaison va se créer entre chaque atome de soufre et les agents réducteurs.
Ainsi, les nouvelles liaisons se formeront en fonction du mouvement d'application du produit et donc de la forme du cheveu. De ce fait, on peut donner aux cheveux n'importe quelle forme qui restera tant que le produit sera ''assez efficace''.
L'expérimentation, partie 3 :
Entre la photo de gauche et celle de droite nous avons appliqué un produit coiffant (gel) contenant un agent réducteur dans le but d'obtenir la même forme pour cette mèche que précedement avec l'eau.
Nous avons obtenu un forme très similiaire avec la tenue des cheveux à la verticale.
Conclusion :
Bien que nous ayons apporté le plus grand soin à la réalisation de nos expériences, nous portons malgré tout un regard critique sur les tests que nous avons effectués.
Effectivement, quant aux effets de l'eau sur la structure du cheveu, nous avons privilégié l'utilisation d'un brumisateur d'eau pour mettre en avant l'action des paramètres extérieurs auxquels les cheveux sont quotidiennement exposés. Nous possédions en effet des conditions de laboratoire bien meilleures que les conditions extérieures de la vie de tous les jours. Or, il aurait été plus judicieux mais malheureusement plus compliqué de placer la tête à coiffer dans un milieu extérieur et de la confronter à l'eau de pluie.
De plus, nous aurions pu privilégier un séchage naturel, à l'air libre, des cheveux de la tête à coiffer afin d'assurer des résultats tangibles mais le manque de temps nous en a empêché.
Enfin, la tête à coiffer présentait des cheveux d'origine et de type caucasiens. Or, il existe un grand nombre de textures capillaires différentes qui présentent chacune des particularités et propriétés différentes. Sans doute, aurions nous pu réaliser l'expérience sur différents types de cheveux afin de pouvoir vérifier plus largement les résultats obtenus et ainsi confirmer nos travaux.
Ces actions peuvent s'appliquer sur tous les cheveux. Cependant, l'efficacité varie selon la taille des cheveux et leur ''origine'' ; en effet, il faut prendre en considération d'autres facteurs comme le poids du cheveu, sa taille, son origine, l'action de la pesanteur, l'efficacité d'un produit, les conditions extérieures, ...
Toutefois, en mouillant un cheveu, en le lissant ou en lui appliquant un produit chimique, il est possible de modifier sa forme en agissant sur les différentes liaisons qui le composent : dans un premier temps il est nécessaire de rompre ces liaisons afin de rendre le cheveu malléable qui, ayant pris la forme désirée, verra dans un deuxième temps ces liaisons se créer de nouveau en fonction de la forme prise par le cheveu.
Tout le contenu scientifique de ce site n'engage que nous et nous vous remercions d'avoir pris le temps de le consulter.
