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L'épilation laser est  basée sur trois éléments : la couleur, la lumière et la chaleur. La mélanine contenue dans le bulbe est la cible du laser, elle absorbe la lumière qu'elle transforme en chaleur.
Le traitement consiste à envoyer des faisceux lumineux sur la zone à épiler. L'envoi de la lumière est réalisée par l'émission, sur la peau, d'une succession de spots de la taille d’une pièce de monnaie.
Un tir laser efficace aura pour effet de créer une marque rouge, un peu boursoufflée. Cet oedème périfolliculaire est le signe clinique de l'efficacité du traitement. Il indique que la racine du poil a transformé la lumière en chaleur.
Il n'est pas nécessaire de voir les poils pour être efficace lors d'une séance. En effet en phase anagène précoce, la cellule germinative est gorgée de mélanine et le poil n'a pas encore percé la peau. Bien que non visible, la mélanine absorbera le faisceau et la séance sera efficace.

Le tir laser se caractérise par sa longueur d'onde : la lumière émise par le laser doit émettre à la longueur d'onde correspondant à la cible. Pour l'épilation laser la lumière emet entre 650 et 850 nanomètres.

La puissance du laser est l'énergie émise par cm² au moment du tir du laser. Le laser utilisé doit permettre de faire varier la puissance du laser en fonction des caractéristiques de chaque personne : phototype et couleur de poils. La puissance délivrée par le faisceau laser conditionnera la montée en température de la mélanine.
La durée d'émission des tirs (mesurée en milliseconde) est le temps pendant lequel le faisceau va emmettre la lumière laser. Un temps de pulse rapide optimise l'énergie, la mélanine va emmagasiner plus de chaleur.
L'épilation laser est efficace sur les poils en phase anagène.
Le laser cible la mélanine contenue dans le bulbe pileux. Le bulbe contient de la mélanine uniquement lorsqu'il est en phase anagène. Seuls les poils en phase de croissance, "vivants" sont succeptibles d'être détruits par le laser. Les cellules responsables de la pousse des poils sont gorgées de mélanine à cette étape seulement de leur cycle de vie.
Lors d'une séance d'épilation laser, une partie des poils est en pahes anagène (10% à 30%). Cette partie de la pilosité pourra être détruite lors d'une séance.
Les autres poils (60 à 70%) sont phase téléogène ou en phase catégène. Lors de ces deux phases de leur cycle de vie, les cellules ne contiennent pas de mélanine : elles ne peuvent absorber la lumière laser lors de la séance. Elles seront détruites par le laser lors d'une autre séance.
C'est pour cette raison que l'épilation laser d'une zone nécessite plusieurs séances.