Effet de produits cosmétiques sur l’organisation de la barrière lipidique de la peau

La diffraction des rayons X révèle l'organisation structurelle des lipides intercornéocytaires dans la couche cornée

schémas illustrant la pénétration d'un produit à travers le stratum corneum
signal de diffraction rayons X en microfaisceau

Dans un article publié dans Cosmetic Testing News, Novitom explique pourquoi et comment il est important d’étudier les lipides intercellulaires de la peau.

Pourquoi étudier les lipides intercellulaires de la peau ?

La fonction barrière de la couche cornée, ou stratum corneum (SC),  est intrinsèquement liée à l’organisation de ses lipides intercellulaires. Caractériser et surveiller cette organisation est donc essentiel pour comprendre et quantifier les effets des produits et traitements cosmétiques sur l’intégrité de la barrière cutanée.

La matrice lipidique physiologique, composée principalement de céramides, d’acides gras libres et de cholestérol, est organisée en structures lamellaires complexes alignées parallèlement à la surface des cornéocytes. Au sein de ces couches lipidiques, des domaines cristallins hautement ordonnés coexistent avec des régions amorphes moins organisées.

L’évaluation de l’organisation moléculaire des lipides du stratum corneum après un traitement fournit des informations précieuses sur la capacité d’un produit à pénétrer dans la peau, à renforcer la fonction barrière, à améliorer la nutrition cutanée ou à modifier les propriétés physiques du SC.

Comment caractériser la structure des lipides ?

Plusieurs techniques analytiques sont couramment utilisées pour étudier les lipides de la barrière cutanée, notamment la calorimétrie à balayage différentiel (DSC), la spectroscopie Raman et la microscopie électronique à transmission (MET).

La DSC et la spectroscopie Raman fournissent des informations sur le comportement des lipides en fonction de la phase, indiquant si ceux-ci se trouvent principalement à l’état cristallin ou fluide.

La MET permet de visualiser les lamelles lipidiques entre les cornéocytes. Cependant, les observations se limitent à de très petites zones de l’échantillon et fournissent peu d’informations sur l’organisation latérale des chaînes lipidiques au sein des couches individuelles.

Pour obtenir une compréhension plus complète de l’architecture lipidique au niveau moléculaire, il est nécessaire de recourir à la technique de micro-diffraction des rayons X.

Étude de cas : effets moléculaires d'une crème cosmétique grand public

Après l’application d’une crème cosmétique disponible dans le commerce, les consommateurs ont constaté que leur peau était plus lisse et plus douce. Une analyse par microdiffraction des rayons X a permis d’expliquer les mécanismes moléculaires à l’origine de cette perception sensorielle.

Les mesures ont révélé que l’organisation lamellaire régulière des lipides intercellulaires était considérablement perturbée à la surface externe de la couche cornée, là où la crème avait été appliquée. En revanche, l’organisation des lipides restait pratiquement inchangée dans les couches plus profondes, plus proches de l’épiderme.

Cette perturbation localisée de l’organisation des lipides de surface pourrait contribuer à l’effet adoucissant perçu, éventuellement en facilitant le processus de desquamation tout en préservant l’intégrité de la structure barrière en profondeur.

Conclusion

En combinant la microdiffraction des rayons X par synchrotron avec une résolution spatiale de l’ordre du micromètre, Novitom offre une plateforme analytique de pointe pour étudier l’organisation moléculaire de la couche cornée et les mécanismes par lesquels les produits cosmétiques interagissent avec les lipides cutanés.

Cette technologie offre une opportunité unique de faire le lien entre la science de la formulation, l’évaluation de l’efficacité et la validation des allégations grâce à la mesure directe des changements structurels au sein du stratum corneum.

Quels types d’informations peut-on obtenir grâce à la diffraction des rayons X ?

  • Pénétration du produit dans le stratum corneum
  • Interaction du produit avec les lipides du stratum corneum
    • Fusion avec les lipides du stratum corneum
    • Fluidification vs cristallisation
    • Remplissage des pores vides
  • Effet sur la kératine
  • Effet en fonction de la profondeur et/ou du temps
  • Caractérisation du film (produit) en surface

 

Quels paramètres, mesurés par diffraction des rayons X, permettent de mettre en évidence l’interaction entre la peau et le produit ?

La diffraction des rayons X fournit des informations détaillées sur :

  • L’organisation lamellaire, notamment l’espacement et l’orientation des couches
  • L’empilement moléculaire latéral au sein des couches lipidiques
  • L’équilibre entre les phases cristallines et amorphes
  • Les structures des réseaux cristallins et le polymorphisme
  • La taille et la répartition des domaines lipidiques ordonnés

 

Comme ces paramètres présentent une variabilité interindividuelle relativement faible, ils constituent des biomarqueurs fiables de la qualité de la barrière cutanée et sont particulièrement utiles pour surveiller les changements structurels induits par les produits et traitements cosmétiques.

 

En quoi consiste l’expertise de Novitom en matière de diffraction des rayons X pour les tests cosmétiques ?

Afin de renforcer la pertinence de la diffraction des rayons X dans la recherche cosmétique, Novitom a développé des protocoles de mesure exclusifs s’appuyant sur les capacités exceptionnelles des sources de rayons X synchrotron.

Cette approche permet :

  • L’acquisition de données avec une résolution spatiale à l’échelle micrométrique.
    Une cartographie structurelle sur toute la profondeur de la couche cornée, de la surface cutanée jusqu’à l’interface épidermique.
  • L’analyse d’échantillons de couche cornée isolés après traitement ex vivo.
    L’étude de formulations appliquées par voie topique directement sur la couche cornée isolée.
  • L’évaluation d’échantillons prélevés par bande adhésive, rendant cette technologie compatible avec les études cliniques.

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