S23 – Pénétration cutanée et efficacité des actifs 📝⚓︎
Voies de pénétration, facteurs naturels et galéniques, lien structure-pénétration-efficacité
Un actif cosmétique ne peut agir que s'il pénètre dans la peau. La couche cornée est une barrière redoutable. Comprendre comment les actifs la traversent — et comment la formulation peut favoriser cette pénétration — est un attendu fondamental de l'E2 (Q11).
🎯 Objectifs de la séance⚓︎
À l'issue de cette séance, vous serez capables de :
- décrire la barrière cutanée (couche cornée : « briques et mortier »),
- nommer et décrire les 3 voies de pénétration (intercellulaire, transcellulaire, annexielle),
- expliquer le rôle de la polarité et du logP dans la pénétration,
- identifier les facteurs naturels (peau) et galéniques (formulation) qui modulent la pénétration,
- argumenter le lien structure d'un actif → pénétration → efficacité (Q11 E2).
📎 Documents supports⚓︎
📄 Document 1 – La barrière cutanée : le modèle « briques et mortier »⚓︎
La couche cornée (stratum corneum) est la couche la plus superficielle de l'épiderme. C'est la barrière principale à la pénétration des actifs cosmétiques.
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║ Surface de la peau (film hydrolipidique)║
╠══════════════════════════════════════════╣
║ ┌────┐ ┌────┐ ┌────┐ ┌────┐ ║
║ │CORN│~~~│CORN│~~~│CORN│~~~│CORN│ ║ ← Cornéocytes (BRIQUES)
║ └────┘~~~└────┘~~~└────┘~~~└────┘ ║ = cellules mortes, protéiques
║ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ║ ← Ciment lipidique (MORTIER)
║ ┌────┐ ┌────┐ ┌────┐ ┌────┐ ║ = céramides, acides gras,
║ │CORN│~~~│CORN│~~~│CORN│~~~│CORN│ ║ cholestérol (LIPOPHILE)
║ └────┘~~~└────┘~~~└────┘~~~└────┘ ║
╠══════════════════════════════════════════╣
║ ÉPIDERME VIVANT (kératinocytes) ║
╠══════════════════════════════════════════╣
║ DERME (collagène, élastine, vaisseaux) ║
╚══════════════════════════════════════════╝
- Briques = cornéocytes (protéiques → plutôt hydrophiles)
- Mortier = ciment lipidique intercellulaire (céramides, acides gras, cholestérol → lipophile)
- Le ciment lipidique est la barrière principale : il est organisé en bicouches lipidiques superposées.
📄 Document 2 – Les 3 voies de pénétration cutanée⚓︎
| Voie | Trajet | Molécules favorisées | Part dans la pénétration |
|---|---|---|---|
| Intercellulaire | À travers le ciment lipidique, entre les cornéocytes (zigzag) | Molécules lipophiles à modérément lipophiles, petites (< 500 Da) | Voie principale (~95 %) |
| Transcellulaire | À travers les cornéocytes eux-mêmes (directement) | Molécules très hydrophiles, très petites | Minoritaire |
| Annexielle | Par les annexes cutanées : follicules pileux, glandes sébacées et sudoripares | Molécules de grande taille, nanoparticules, liposomes | ~1 % de la surface, raccourci |
💡 En cosmétique, la voie intercellulaire est la voie principale. Le ciment lipidique est le « gardien » : il favorise le passage des molécules qui lui ressemblent (lipophiles).
📄 Document 3 – Polarité, hydrophilie/lipophilie et logP⚓︎
Coordination PC : notions vues en physique-chimie
| Notion | Définition | Application pénétration |
|---|---|---|
| Hydrophile | Molécule polaire, affinité pour l'eau | Traverse les phases aqueuses, mais bloquée par le ciment lipidique |
| Lipophile | Molécule apolaire, affinité pour les lipides | Traverse le ciment lipidique, mais a du mal à traverser les phases aqueuses de l'épiderme |
| Amphiphile | Double affinité (polaire + apolaire) | Bonne pénétration (traverse les deux types de milieux) |
Le logP (coefficient de partage octanol/eau) :
| logP | Signification | Pénétration cutanée |
|---|---|---|
| < 0 | Très hydrophile | Mauvaise (bloqué par le ciment lipidique) |
| 0 à 1 | Légèrement hydrophile | Modérée |
| 1 à 3 | Modérément lipophile | Optimale (traverse le ciment ET les phases aqueuses) |
| > 3 | Très lipophile | Mauvaise (reste « piégé » dans le ciment, ne diffuse pas) |
💡 Règle d'or : la pénétration cutanée est optimale pour un logP entre 1 et 3 et une masse molaire < 500 Da.
📄 Document 4 – Propriétés physicochimiques de quelques actifs cosmétiques⚓︎
| Actif | Masse (Da) | logP | Solubilité | Pénétration attendue |
|---|---|---|---|---|
| Acide ascorbique (vitamine C) | 176 | -1,8 | Hydrophile | Faible (trop hydrophile) |
| Rétinol (vitamine A) | 286 | 5,7 | Lipophile | Faible (trop lipophile, reste dans le ciment) |
| Niacinamide (vitamine B3) | 122 | -0,4 | Hydrophile | Modérée (petite, mais hydrophile) |
| Bakuchiol | 256 | 4,8 | Lipophile | Modérée (lipophile mais taille correcte) |
| Caféine | 194 | -0,1 | Hydrophile | Bonne (petite, logP proche de 0) |
| Acide hyaluronique (haut PM) | 1 000 000+ | — | Hydrophile | Très faible (trop grosse, reste en surface) |
| Tocophérol (vitamine E) | 431 | 10,5 | Lipophile | Faible (très lipophile, masse élevée) |
📄 Document 5 – Facteurs naturels et galéniques⚓︎
A – Facteurs naturels (liés à la peau)⚓︎
| Facteur | Effet sur la pénétration |
|---|---|
| Épaisseur couche cornée | Plus fine (paupières, plis) → pénétration ↑. Plus épaisse (paumes, plantes) → pénétration ↓ |
| Hydratation | Peau hydratée → couche cornée gonflée, ciment perméable → pénétration ↑ |
| Âge | Peau mature → couche cornée plus fine → pénétration ↑ |
| Zone corporelle | Visage > bras > jambes > paumes |
| Intégrité cutanée | Peau lésée → barrière altérée → pénétration ↑↑ |
| Température | T° ↑ → fluidité du ciment ↑ → pénétration ↑ |
B – Facteurs galéniques (liés à la formulation)⚓︎
| Facteur | Mécanisme | Exemples |
|---|---|---|
| Forme galénique | H/E : libère les actifs lipophiles vers le ciment. E/H : occlusion → hydratation ↑ → pénétration ↑ | Sérum, crème, baume |
| Concentration | Gradient de concentration ↑ → diffusion ↑ (loi de Fick) | Sérum (5-15 %) vs crème (1-3 %) |
| Promoteurs d'absorption | Désorganisent le ciment lipidique, ouvrent le passage | Éthanol, propylène glycol, urée, acides gras |
| Occlusion | Film occlusif → empêche évaporation → hydratation ↑↑ → pénétration ↑ | E/H, patch, masque occlusif |
| pH | Actif sous forme neutre (non ionisée) → pénètre mieux | Vit. C : pH < 3,5 pour forme non ionisée |
| Vecteurs | Encapsulation → pénétration ciblée | Liposomes, nanoémulsions, cyclodextrines |
TRONC COMMUN⚓︎
🧠 Travail 1 – Schéma à légender⚓︎
Sur le schéma ci-dessous, placez les légendes et tracez les 3 voies de pénétration :
═══════════════════════════════════════
┌────┐ ┌────┐ ┌────┐ ┌────┐
│ 1 │~~~│ 1 │~~~│ 1 │~~~│ 1 │
└────┘~~~└────┘~~~└────┘~~~└────┘
~~~~~~~ 2 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
┌────┐ ┌────┐ ┌────┐ ┌────┐
│ 1 │~~~│ 1 │~~~│ 1 │~~~│ 1 │
└────┘~~~└────┘~~~└────┘~~~└────┘
═════════════════════════ 3 ═════
│ │
│ │ (4)
│ │
Légende 1 : ..........
Légende 2 : ..........
Légende 3 : ..........
Légende 4 : ..........
Tracez en couleur : - 🔴 Voie intercellulaire (zigzag dans le mortier) - 🔵 Voie transcellulaire (à travers les briques) - 🟢 Voie annexielle (par le pore)
📘 Travail 2 – Classer les actifs par logP⚓︎
D'après le Document 4, classez les actifs suivants du plus hydrophile au plus lipophile :
Acide ascorbique – Rétinol – Niacinamide – Caféine – Bakuchiol
Classement : .......... < .......... < .......... < .......... < ..........
Quel(s) actif(s) a/ont un logP dans la zone optimale de pénétration (1-3) ? ..........
Pourquoi l'acide hyaluronique (haut PM) pénètre-t-il très mal malgré son hydrophilie ?
🔬 Travail 3 – La vitamine C et le pH⚓︎
La vitamine C (Ascorbic Acid, logP = -1,8) est très hydrophile. Elle pénètre mal la couche cornée car elle est bloquée par le ciment lipidique.
a) À pH 6, la vitamine C est sous forme ionisée (ascorbate⁻, chargée négativement). À pH 2,5, elle est sous forme neutre (acide ascorbique, non chargée). Quelle forme pénètre le mieux ? Pourquoi ?
b) Un formulateur développe un sérum à la vitamine C. Citez 2 stratégies galéniques pour améliorer la pénétration de cet actif hydrophile.
Stratégie 1 :
Stratégie 2 :
TD DIFFÉRENCIÉ⚓︎
Choisissez votre niveau :
⭐ Niveau 1 – Guidé
⭐⭐ Niveau 2 – Standard
⭐⭐⭐ Niveau 3 – Expert
⭐ Niveau 1 – Guidé⚓︎
Exercice 1 – QCM
1. La voie de pénétration principale en cosmétique est : ☐ Transcellulaire (à travers les cornéocytes) ☐ Intercellulaire (entre les cornéocytes, dans le ciment lipidique) ☐ Annexielle (par les follicules pileux)
2. Le ciment lipidique intercellulaire est constitué de : ☐ Protéines et eau ☐ Céramides, acides gras et cholestérol ☐ Collagène et élastine
3. Un actif avec un logP de 2 est : ☐ Très hydrophile ☐ Modérément lipophile → pénétration optimale ☐ Très lipophile
4. L'occlusion (film occlusif) favorise la pénétration car : ☐ Elle chauffe la peau ☐ Elle empêche l'évaporation de l'eau → la couche cornée se gorge d'eau → le ciment s'ouvre ☐ Elle détruit la couche cornée
Exercice 2 – Vrai / Faux
| Affirmation | V / F |
|---|---|
| La couche cornée est la barrière principale | |
| Une molécule très lipophile (logP > 5) pénètre très bien | |
| La peau du visage est plus perméable que celle des paumes | |
| L'acide hyaluronique (haut PM) pénètre facilement | |
| Un sérum concentré favorise la diffusion (loi de Fick) | |
| La voie annexielle représente 95 % de la pénétration |
Exercice 3 – Tableau guidé
Complétez :
| Actif | Hydrophile ou lipophile ? | Voie principale | Un facteur galénique pour améliorer sa pénétration |
|---|---|---|---|
| Rétinol (logP 5,7) | |||
| Caféine (logP -0,1) | |||
| Niacinamide (logP -0,4) |
⭐⭐ Niveau 2 – Standard⚓︎
Situation : Le laboratoire LunaVerde (S22) formule un sérum contenant du Bakuchiol (lipophile, logP 4,8, M = 256 Da) et du Sodium Hyaluronate (hydrophile, M ≈ 10 000 Da).
a) Pour chacun des 2 actifs, indiquez la voie de pénétration principale et expliquez si la pénétration est facile ou difficile. Justifiez par le logP et la masse.
| Actif | Voie principale | Pénétration (facile/difficile) | Justification |
|---|---|---|---|
| Bakuchiol | |||
| Sodium Hyaluronate |
b) Le Sodium Hyaluronate (haut PM) pénètre très peu. Pourtant, il est présent dans de nombreux sérums anti-âge. En 3-4 lignes, expliquez comment il agit malgré sa faible pénétration.
c) Le Bakuchiol (logP 4,8) est trop lipophile pour une pénétration optimale (logP idéal : 1-3). Proposez 2 stratégies galéniques pour améliorer sa pénétration et expliquez le mécanisme.
Stratégie 1 :
Stratégie 2 :
⭐⭐⭐ Niveau 3 – Expert⚓︎
Situation professionnelle E2 (Q11) : Le laboratoire SkinBright développe un sérum éclat au Niacinamide (vitamine B3, hydrophile, logP = -0,4, M = 122 Da). La formule est un sérum aqueux (gel) contenant :
- Niacinamide 10 %
- Propylène glycol 5 % (promoteur d'absorption)
- pH ajusté à 5,0
- Glycérine 3 % (humectant)
a) Identifiez la voie de pénétration principale du Niacinamide. Le logP et la masse sont-ils favorables ? Justifiez.
b) Expliquez le rôle de chacun des 3 facteurs galéniques dans la pénétration du Niacinamide :
| Facteur galénique | Rôle dans la pénétration |
|---|---|
| Concentration 10 % | |
| Propylène glycol 5 % | |
| pH 5,0 |
c) En 6-8 lignes (type Q11 E2), expliquez le lien entre la structure physicochimique du Niacinamide et sa pénétration cutanée, en reliant à la formulation du sérum.
Mots obligatoires (minimum 6 sur 9) : couche cornée, ciment lipidique, voie intercellulaire, hydrophile, logP, gradient de concentration, promoteur d'absorption, forme neutre, pénétration