La cosmétique est une science complexe et multidisplinaire. La chimie y joue un rôle fondamental, tant dans la recherche de nouvelles molécules actives que dans la formulation de ces molécules. Autour de cette chimie gravitent de nombreux autres disciplines (biologie, physique, pharmacie, économie, sociologie …) ainsi que diverses technologies dans le but de répondre aux besoins et aux attentes des consommateurs dans des cadres socio-culturels variés.

Tel que la législation européenne le décrit, le produit cosmétique est destiné à être appliqué sur les parties superficielles du corps (par exemple l’épiderme, le cheveu, les ongles …). Il sert principalement à nettoyer (produits d’hygiène …), à modifier l’aspect (produits de maquillage principalement) ou de protéger (filtres solaires …). Ainsi il n’a aucune vocation thérapeutique : il ne peut pas soigner mais tout au plus prévenir et protéger.

Le Soleil : notre ami ?

En général on associe Soleil & Vacances, Soleil & Bronzage, Soleil & Bonne mine… Il est clair que la lumière et la chaleur qu’il nous apporte sont essentielles au bon développement de la vie sur Terre, notamment par la photosynthèse des plantes ou comme précurseur de synthèse de vitamine D dans notre organisme. Cependant il peut avoir des effets très néfastes sur la peau lorsque celle-ci est exposée de manière déraisonnable et répétée à ses rayons sans protection.
           
En fait le rayonnement solaire est composé de plusieurs types de rayonnements de longueur d’onde différentes, comme présenté dans la figure 1.
 



Figure 1 : Spectre du rayonnement solaire

Nous recevons un rayonnement de la composition suivante :

  • 50 % d’Infra Rouge λ > 800 nm
  • 40% de Visible 400 < λ < 800 nm
  • 10 % d’Ultra Violet 200 < λ < 400 nm

L’énergie de ce rayonnement est inversement proportionnel à sa longueur d’onde λ : plus la longueur d’onde est faible, plus le rayonnement est énergétique. C’est en partie pour cette raison que la photoprotection s’intéresse beaucoup aux UV car ce sont proportionnellement les plus énergétiques.

Ce rayonnement ne nous arrive pas de façon constante et uniforme. Son intensité varie en fonction de la saison, de l’heure de la journée, de la couverture nuageuse de la latitude ou encore de l’altitude. Il est donc évident que les risques liés au soleil vont également dépendre de ces facteurs : on pourra définir des zones ou des périodes à risques.

Rappels sur la peau ; effets du soleil

La peau est un ensemble de cellules constitué de trois couches superposées : l’épiderme, le derme et l’hypoderme (cf figure 2).




Figure 2 : Schéma d’une coupe de peau


Comme les filtres solaires sont des cosmétiques, ils vont interagir uniquement avec la couche de surface, l’épiderme.  Cet épiderme d’environ 100 µm est constitué de quatre types de cellules :

  • les kératinocytes (95 %) formant la matrice de base
  • les mélanocytes responsables de la pigmentation
  • les cellules de Langerhans
  • les cellules nerveuses

La couche la plus superficielle, appelée couche cornée ou stratum corneum, (15-25 µm selon l’endroit) est une couche de kératinocytes morts qui est en contact direct avec l’extérieur et protège l’organisme : elle a une fonction barrière imperméable et calorifique. Elle est vitale et il est indispensable de la protéger entre autres des effets néfastes du soleil. Le rayonnement solaire ne pénètre pas de la même façon dans la peau selon la gamme de longueur d’onde considérée (cf figure 3).



Figure 3 : pénétration des UV dans la peau
.

Les catégorie des ultra violets  possède trois types de rayons :

  • les UVC entre 200 et 280 nm sont arrêtés par la couche d’ozone
  • les UVB entre 280 et 320 nm traversent la couche cornée et l’épiderme
  • les UVA entre 320 et 400 nm atteignent même le derme

Ces UV peuvent interagir avec les cellules de la peau et donc l’organisme pour provoquer des phénomènes biologiques plus ou moins dangereux. Cela peut aller de la mort de la cellule, au moindre mal, aux changements biologiques pouvant influer sur la bonne reproduction des cellules et dégénérer en cancers.

Effets des UVA et UVB

Chronologiquement, on voit apparaître différents phénomènes :

  • Une pigmentation immédiate dans les quelques heures suivant l’exposition. Elle est déclenchée par les UVA par oxydation photoinduite des précurseurs de mélanine déjà présents dans la peau.
  • Le coup de soleil, déclenchés principalement par les UVB, après 6 à 24 heures après l’exposition.
  • Le bronzage après 3 à 4 jours. Il résulte d’une surproduction de mélanine.
  • Eventuellement des réactions phototoxiques, par interaction avec un médicament, une plante …
  • Le photovieillissement majoritairement causé par les UVA qui attaquent les cellules du derme responsables de la fermeté et de l’élasticité de la peau (les fibroblastes). Ses effets sont visibles après 30 à 40 ans après des expositions répétées et intensives sans protection adaptée.
  • Les cancers de la peau. Ils peuvent être causés par les UVA et les UVB (ils donnent des cancers différents, dont le plus mortel est le mélanome).

Principe d’un filtre solaire

En fait lorsque l’on applique une formulation solaire sur la peau, elle va  la protéger contre les agressions des UV. Le filtre absorbe le rayonnement à la place de ma peau. Ainsi pour savoir si une molécule est un bon filtre solaire, on étudie sa capacité d ‘absorption du rayonnement en fonction de la longueur d’onde. Il y a plusieurs gammes d’UV et il n’existe pas à ce jour de molécule unique qui absorbe de façon convenable dans toutes ces gammes. Donc les formulations solaires sont en général des associations de plusieurs filtres de domaines d’absorption différents, afin de couvrir aussi bien les UVB que les UVA courts et longs.
Ces molécules chimiques sont testées avant d’être introduites dans des formulations ; on étudie principalement la stabilité du filtre par rapport au soleil et aux autres constituants de la formulation, les paramètres physico-chimiques et évidemment la toxicité éventuelle par rapport à l’organisme.

La photoprotection de la peau est très importante, spécialement pour les peaux dites sensibles (essentiellement les phototypes I à III). En effet au delà du simple coup de soleil, la non protection de la peau peut avoir des conséquences de santé publique dramatiques ; une exposition assidue sans protection augmente beaucoup les risques de cancers de la peau : le mélanome est le plus grave d’entre eux et a causé 75 % des morts par cancers aux Etats Unis en 2002, alors qu’il ne représente que 5 % des cas avérés de cancers. Par ailleurs il accélère de façon notable le vieillissement de la peau sur les zones surexposées.
Cet exemple de la photoprotection montre combien l’apport de la chimie est essentiel dans le domaine de la cosmétique. En effet comme les filtres solaires, tous les produits cosmétiques nécessitent des recherches, aussi bien en synthèse chimique qu’en extraction de substances naturelles, et répondre à un cahier des charges contraignant d'une formulation intégrant propriétés physico-chimiques, toxicité et sociologiques pour adapter au mieux le produit à la demande des consommateurs dans le monde entier.


Extrait du dossier "Chimie pour Tous", ce texte a été rédigé dans le cadre d'une convention entre le Département Sciences Chimiques du CNRS et la Junior Entreprise de l'École nationale supérieure de chimie de Paris (ENSCP).


 

     © CNRS   -  Contacts   - Crédits