ARTICLE
Auteur(s) :, Agnès Lefur, Jean-Pierre Arnaud
Lucas Meyer Cosmetics, 99, route de Versailles, 91160 Champlan,
France
Les lipides polaires constituent une classe à part dans les
matières grasses puisque comme leur nom l’indique, ces lipides
possèdent une partie hydrophile qui leur permet de jouer un rôle
prépondérant au niveau des interfaces que ce soit dans les
organismes vivants ou dans les systèmes dispersés.Ces lipides
polaires sont également connus par certaines de leurs sous-classes
telles que les lécithines, phospholipides, glycolipides et autres
structures plus ou moins complexes. Ces composés ont fait l’objet
d’études importantes tant au niveau de la biologie, de la médecine,
de l’alimentaire et dans le domaine qui nous intéresse c’est-à-dire
la cosmétique. En effet, il a été découvert il y a plus d’un siècle
que ces lipides polaires constituent la membrane cellulaire de tout
organisme vivant et que par conséquent ils influencent tous les
processus métaboliques. Plus proche de nous, l’industrie
alimentaire les utilise abondamment dans des préparations aussi
recherchées que le chocolat, la baguette française ou les poudres
de lait instantanées mettant à profit leurs propriétés mouillantes
ou émulsionnantes. L’industrie cosmétique tire d’ailleurs partie de
celles-ci dans les produits de maquillage pour disperser
efficacement les pigments. Plus récemment, les produits de soin
utilisent ces lipides membranaires comme émulsionnant parfaitement
toléré et que le marketing revendique quelquefois sous le terme de
biocompatible.Grâce à leur origine membranaire, la diététique
utilise les phospholipides comme complément nutritionnel pour
protéger nos membranes dans la lutte contre le vieillissement. La
cosmétique en fait de même depuis que les liposomes furent
découverts et leur intérêt en tant que vecteur de principe actif ou
tout simplement en tant qu’actif hydratant.La suite présentera donc
les deux aspects de ces molécules naturelles complexes c’est-à-dire
leurs propriétés technologiques et physiologiques mais, comme on le
verra, ces deux aspects sont bien souvent utilisés en même temps
tant ils sont difficiles à dissocier.
Les lipides polaires
La ( figure 1 )
récapitule les grandes classes de lipides polaires que sont les
phospholipides et glycolipides. Les phospholipides sont les
composants essentiels des membranes cellulaires et sont donc
présents dans tous les organismes vivants. La principale classe de
phospholipides naturels est représentée par les
glycérophospholipides qui dérivent du glycérol et dont la structure
est reportée à la ( figure 2 ) ainsi que les
principaux groupements polaires qui peuvent lui être associés.
Commercialement, les phospholipides sont principalement extraits
du soja. Les phospholipides de soja contiennent plus de 70 %
d’acides gras mono- ou polyinsaturés mais des procédés
d’hydrogénation permettent également d’obtenir des phospholipides
aux acides gras saturés suivant le type d’utilisation.
La nature amphiphile des phospholipides leur permet d’agir comme
coémulsifiants dans les systèmes eau/huile et huile/eau ainsi que
comme épaississant, dispersant ou agent mouillant (( figure 3 )).
Les phospholipides sont une source importante d’acides gras
essentiels stables comme les acides linoléique et linolénique qui
jouent un rôle essentiel au niveau de la fonction barrière de la
peau (Prottey, 1977). Les phospholipides lient l’eau et leurs
propriétés filmogènes contribuent à améliorer l’hydratation de la
peau. Ce sont des substances non allergéniques, non irritantes qui
permettent de diminuer l’irritation causée par les autres
surfactants (Billek, 1991). La lécithine et les phospholipides
qu’elle contient confèrent aux produits cosmétiques un toucher non
gras, très agréable.
Il existe une classe de phospholipides contenant une structure
« sphingosine » permettant le classement dans les
sphingolipides et que l’on trouve principalement dans les sources
d’origine animale telle que le lait et l’œuf. Bien que peu utilisée
aujourd’hui la sphingomyéline présente un potentiel important comme
actif puisque son hydrolyse sur la peau se traduit par un apport de
céramide aux acides gras très proches de ceux de la peau.
Moins connus, les glycolipides contiennent une partie polaire
sucrée et l’on distingue de la même façon les glycéro- et
sphingoglycolipides. Si les glycéroglycolipides sont
préférentiellement rencontrés dans les plantes, les formes
sphingosyl- sont présentes en quantités minoritaires comme par
exemple les cérébrosides ou glycosylcéramide qui contiennent la
précieuse molécule.
Propriétés
Ces phospholipides possèdent des propriétés structurelles
permettant d’obtenir différentes organisations en phase aqueuse.
Les formes « lyso- » ne contenant qu’une chaîne grasse
forment préférentiellement des micelles alors que des structures
telles que la phosphatidylcholine ou la sphingomyéline s’arrangent
plutôt en bicouches se refermant sur elles-mêmes (liposomes). Une
autre fraction, la phosphatidyléthanolamine, forme des structures
lamellaires en présence de calcium.
Toutes ces phases permettent des applications différentes allant
des très faibles teneurs en eau (micelles inverses) en passant par
les émulsions lamellaires, les émulsions huile/eau et les liposomes
pour ne citer que les plus connues.
Dans notre industrie, les premières applications furent
réalisées en maquillage ou la liaison du groupement phosphate sur
les pigments permet de les disperser dans la phase grasse tout en
évitant leur agrégation. Cette propriété s’accompagne d’une baisse
de la viscosité intéressante par exemple lors des coulages des
rouges à lèvres.
De nombreuses préparations de soins huile/eau utilisent comme
émulsionnant principal ou secondaire une fraction de lécithine ou
de phospholipides permettant de réduire ou d’éviter la présence
d’émulsionnant de synthèse. Plusieurs études ont montré que ces
émulsions sont généralement parfaitement tolérées et que des
propriétés hydratantes apportent des revendications
additionnelles.
Très souvent mis en avant, le toucher de ces formulations est un
élément déterminant du choix de ce type d’émulsionnant. Frais,
doux, non gras, sont les termes importants de l’analyse sensorielle
de ce type d’émulsion.
La tête polaire constituée par le groupement phosphate des
phospholipides, fait des lécithines de bons acteurs dans les
systèmes anti-oxydants, ce qui explique que ces produits se
conservent beaucoup plus longtemps à température ambiante que les
huiles végétales.
D’autres propriétés pourraient encore être décrites mais la
capacité de ces molécules à former des systèmes d’encapsulation est
des plus intéressante. Comme précédemment décrit, des fractions
bien choisies telles que la phosphatidylcholine forment des
bicouches se reformant sur elles-mêmes qui vont pouvoir former des
liposomes en présence d’eau. Ces réservoirs de l’ordre de 200 nm de
diamètre peuvent encapsuler des actifs hydrophiles dans leurs
espaces concentriques aqueux ou des molécules lipophiles dans leurs
membranes. Particulièrement proche de la structure de la peau, ces
membranes peuvent fusionner avec celle-ci et transporter les
molécules actives plus profondément. Cette technique, qui n’est pas
sans défaut, est une des seules qui permet d’utiliser des
ingrédients naturels parfaitement tolérés.
Émulsions lamellaires
Le principal problème pour l’obtention de crèmes stables est
d’éviter la coalescence des globules gras (crémage) ou la
séparation des phases (rupture). La plupart des crèmes cosmétiques
existantes utilisent le principe de monocouches à l’interface
huile/eau et nécessitent donc l’utilisation de surfactants à hauts
HLB irritants et/ou d’origine synthétique. Les surfactants à
faibles HLB comme les acides ou alcools gras à longues chaînes sont
incapables de former des films de surface suffisamment résistants
pour éviter la rupture des émulsions.
Les phospholipides sont également caractérisés par des faibles
HLB et possèdent donc des propriétés émulsifiantes théoriques assez
faibles. Leur combinaison avec certains acides et alcools gras
permet cependant l’obtention de crèmes parfaitement stables jusqu’à
40 % d’huile.
Ce nouveau type d’émulsifiant agit de deux manières.
Initialement, les phospholipides se combinent aux autres composés à
faibles HLB pour former des monocouches autour des gouttelettes de
corps gras. Progressivement, un réseau de bicouches et de micelles
mixtes de forte viscosité se forme dans la phase aqueuse qui isole
les gouttelettes et confère au produit sa texture. Particulièrement
proche de la structure de la peau, ces membranes peuvent fusionner
avec celle-ci et transporter les molécules actives plus
profondément.
Une représentation schématique de l’organisation structurelle de
crèmes lamellaires à base de phospholipides est présentée ( figure 4 ). Les
gouttelettes d’huile sont stabilisées à l’intérieur d’éléments
complexes composés d’un mélange de phospholipides, d’acides et
d’alcools gras. Le réseau lamellaire de telles structures dans la
phase continue de l’émulsion, constitué d’un excès de composants
renforce l’isolement des gouttes et prévient les phénomènes de
crémage.
Une photographie en microscopie optique et électronique
(cryofracture) sous forme hydratée en l’absence d’huile (formation
d’un réseau gélifié) est présentée ( figure 4 ) et montre
clairement la structure du réseau lamellaire.
Après 15 minutes d’application, un fin film de crème (et donc de
phospholipides) peut clairement être observé contrairement au cas
d’un épiderme non-traité.
La finesse de ce film a été estimée à environ 2 μm. Sous un
grossissement plus élevé, la structure de ce film peut être
analysée. Il est constitué d’une structure lamellaire (bicouche
phospholipidique). Des vésicules couvrent la surface du modèle
cutané fournissant une barrière lipidique et un réservoir de
molécules d’eau et d’actifs encapsulés (( figure 5 )).
Les résultats montrent que la perte insensible en eau a été
sensiblement réduite comparativement au témoin (– 22 %)
signifiant que les propriétés de barrières de la peau ont été
restaurées grâce à l’émulsion lamellaire sur base
phospholipidique.
Propriétés physiologiques
L’effet hydratant des lipides polaires ou plus exactement des
phospholipides est souvent décrit dans la littérature et s’explique
par deux raisons principales. Contenant des acides gras essentiels
(ou vitamine F), ces lipides procurent un effet hydratant à long
terme. Grâce à leur propriété d’agrégation, les lécithines forment
des réseaux lamellaires piégeant plus de dix fois leur poids en
eau. Sans phospholipides, l’eau ne pourrait passer la barrière
cutanée alors que prise dans cette structure membranaire, celle-ci
pénètre plus facilement. Ainsi, plusieurs études ont montré un
effet antidéshydratant ou comme sur la ( figure 6 ) une hydratation
des couches superficielles et profondes importantes
(+ 61 %) quelques heures après application. Les
propriétés à long terme sont encore plus intéressantes puisqu’à
7 jours (soit 3 jours après le dernier traitement) une
hydratation rémanente de + 8 % est relevée.
L’effet anti-inflammatoire est très certainement dû également à
la combinaison d’un effet physique de complexation des composés
irritants tels que les tensio-actifs et d’un effet protecteur des
acides gras polyinsaturés qui bloqueraient la cascade de l’acide
arachidonique. Une réduction pratiquement totale de l’irritation a
été mise en évidence lors de tests in vitro avec un composé
irritant tel que le sodium dodecyl sulfate (voir ( figure 7 )).
Lors de tests in vitro sous UVB, une forte réduction de la
synthèse des médiateurs de l’inflammation a été notée en présence
de phospholipides allant jusquà réduire de 30 % environ par
rapport à un modèle de peau non traité, la concentration en
prostaglandines E2 et interleukines 1alpha avec seulement 1 %
de lipides polaires.
Bien que moins décrites, les propriétés restructurantes de ces
lipides cutanés sont bien réelles et de récentes études sur des
lysolécithines (un acide gras ayant été enlevé par hydrolyse
enzymatique) ont montré que celles-ci produisent une augmentation
de l’expression des protéines de la jonction dermoépidermique
telles que la laminine α-3 et les collagènes IV et VII (( figure 8 )). Cet effet
restructurant in vitro a été vérifié sur volontaires et un effet
lissant de 36 % a été noté grâce à la présence des
lipides.
Aspects sécuritaires
Puisque ces aspects prennent de plus en plus d’importance, il est
important de noter que grâce à de nombreuses années d’utilisation,
l’innocuité des lécithines et phospholipides a été largement
prouvée. Utilisée comme additif alimentaire et autorisée par la
FDA, la lécithine et les phospholipides ont fait l’objet d’un
rapport du CIR Expert Panel en 1997 qui a conclu à l’innocuité des
préparations en contenant jusqu’à 15 % (!) aussi bien dans les
produits rincés que non rincés. Non sensibilisant, non irritant
pour la peau, très légèrement irritant pour les yeux, non mutagène,
non photosensibilisant, etc. sont des points additionnels à mettre
au profit de ces substances naturelles.
Conclusion
Plus récemment, l’agrément Ecocert a été obtenu pour de nombreuses
références contenant ces lipides membranaires et il est
indiscutable que leur utilisation dans les préparations cosmétiques
ne peut qu’augmenter pour suivre la tendance des consommateurs du
« bien consommer ».
Pas toujours facile d’utilisation, la mise au point de produits
en contenant réclame plus de temps mais les résultats tant sur le
toucher que sur la tolérance et l’activité cosmétique sont
indéniables. Pour reprendre une expression à la mode, ces lipides
membranaires constituent une véritable seconde peau protégeant la
nôtre tout en privilégiant le confort et le plaisir
d’utilisation.
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