L’exposition au soleil, et donc aux rayons ultraviolets, est de plus en plus fréquente chez l’homme dans les pays occidentaux. En effet, les modes de vie ont fortement changé ces dernières années, avec pour résultat une augmentation non négligeable des loisirs en extérieur. Ceci a pour conséquence une augmentation de l’apparition des cancers cutanés, dont le pronostic de survie est souvent mauvais et l’issue fatale. De plus, les traitements associés à ces maladies sont lourds et n’agissent pas toujours de façon efficace. Les campagnes d’information et de prévention face aux dangers du soleil restent donc les principales mesures efficaces pour lutter contre le cancer cutané lié à une surexposition au soleil. La recherche de nouveaux produits permettant de protéger de manière efficace la peau des effets néfastes des rayons UV reste donc un défi permanent et primordial pour la recherche dans l’industrie cosmétique. Dans un premier temps, le travail a consisté à développer des nouvelles formulations de produits solaires contenant des concentrations élevées en filtres UV, conditionnées sous forme d’aérosol, celles-ci valables pour le marché européen. Une émulsion E/H et une émulsion E/Si ont donc été réalisées. Elles contenaient au final 27% de filtres UV pour l’émulsion E/H et 16,5% de filtres UV pour l’émulsion E/Si, dont 4% de filtres inorganiques pour les deux types d’émulsion. Leur viscosité était de 6800 mPa.s pour l’émulsion E/H et de 2800 mPa.s pour l’émulsion E/Si. Ces formulations étaient stables lorsqu’elles étaient conservées pendant 2 mois à 40°C et également lorsqu’elles subissaient 5 cycles de température entre 5°C et 40°C. La mise en aérosol de ces émulsions a nécessité l’utilisation de 22% de gaz propulseur (mélange : butane, propane, isobutane). La taille des gouttelettes étant un paramètre important de la caractérisation des aérosols pour le choix des matériaux à utiliser ainsi que pour sécurité afin d’éviter toute inhalation pulmonaire, l’influence de différents éléments sur celle-ci a été étudiée. Nous avons ainsi montré que la concentration en gaz, la viscosité, la présence ou non de filtres inorganiques ainsi que le choix des valves et diffuseurs utilisés jouent un rôle dans la taille des gouttelettes émises, celle-ci ne pouvant pas être inférieure à 30 µm de diamètre. La taille des gouttelettes émises était supérieure à 50 µm avec pas plus de 0.1% ayant une taille inférieure à 10 µm et maximum 25% des gouttelettes ayant une taille comprise entre 10 et 30 µm. Les produits formulés contenaient de grandes quantités en filtres solaires, organiques et inorganiques (27% pour l’émulsion E/H et 16,6% pour l’émulsion E/Si), il était donc important de vérifier qu’aucun des filtres présents dans les émulsions ne passaient à travers la peau lors de l’application des produits solaires. En effet, ceux-ci doivent rester à la surface de l’épiderme afin de maintenir l’efficacité des produits solaires et d’éviter des effets néfastes systémiques éventuels en pénétrant la peau. Une étude in vitro utilisant de la peau humaine excisée et des cellules de diffusion de Franz nous a permis de constater que les filtres inorganiques présents dans les formulations restaient en surface de la peau, et seulement deux des filtres organiques (l’EMC et MBBT) présentaient un potentiel de pénétration cutanée négligeable et non nocif pour la santé humaine (maximum 1,21 µg/ml/cm2 pour EMC et maximum 0,14 µg/ml/cm2 pour MBBT). De plus, après 24 h d’expérience, plus de 50% des filtres restaient à la surface de la peau, ce qui permettait de maintenir l’efficacité des produits solaires. Afin de mener à bien cette étude, des méthodes analytiques pour l’analyse simultanée des filtres solaires organiques d’une part, par CLHP (Chromatographie Liquide Haute Performance), et inorganiques d’autre part, par ICP-OES (Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectrometry), ont été mises au point et validées. Une étude in vivo non invasive, basée sur le prélèvement des couches successives du stratum corneum, a été réalisée par la suite. Cette dernière a été effectuée par la méthode du « tape stripping », qui utilise des disques adhésifs rigides, et sur 9 volontaires pendant une période de 8 h. Elle a permis de confirmer les résultats obtenus avec la méthode in vitro. Une bonne corrélation entre ces deux types d’étude a été observée. Enfin, la dernière partie du travail a porté sur l’EMC, un des filtres organiques utilisé dans la plupart des produits solaires mis sur le marché et dans les émulsions E/H et E/Si formulées. Ce filtre présente une sensibilité à la lumière et aux rayons UV. L’encapsulation lipidique de celui-ci a donc été envisagée afin de produire des nanoparticules dont la matrice lipidique a pour but de protéger l’EMC contre une dégradation causée par les rayons UV. Trois lipides différents ont été investigués et ont montré des résultats positifs de protection vis-à-vis des rayonnements UV. En effet, après 2 h d’irradiation par les UV, une perte d’efficacité de 30% de l’EMC pur a été observée contre 10% à 21% pour l’EMC encapsulé par les différents lipides. De plus, les nanoparticules n’ont pas montré de potentiel d’augmentation de pénétration cutanée de l’EMC.

Une crème solaire, ayant pour objectif de filtrer les UV, est un système complexe, à plusieurs phases, contenant deux types de filtres : des filtres dits chimiques - c'est-à-dire des molécules absorbantes - et des réflecteurs (comme le TiO2), protégeant par diffusion de la lumière. Afin d'évaluer l'efficacité des produits, des mesures d'indice de protection (IP ou SPF) existent ; la crème est placée in vivo sur différents phénotypes de peau ou in vitro sur un support plastique en PMMA.Afin de modéliser la protection solaire, nous avons cherché à connaitre la répartition de la crème sur son support. Nous avons pour cela utilisé l'OCT (Tomographie à Cohérence Optique) avec un support plastique métallisé, permettant d'améliorer le contraste des images.Ceci nous a alors permis, en connaissant les paramètres des différents filtres chimiques ou particulaires, de modéliser la transmission de la crème sur son support la peau ou le PMMA. Nous avons pour cela utilisé la méthode différentielle, une méthode de calcul de diffusion de la lumière permettant de traiter une structure bidimensionnelle.Nous avons alors pu comparer nos résultats de calcul avec des mesures de protection, étudier l'influence de quelques caractéristiques des particules comme la taille ou le matériau utilisé, ou bien encore évaluer l'effet de l'hydratation de la couche la plus externe de la peau sur la protection solaire. Nous avons par ailleurs cherché à améliorer la vitesse et le champ d'application des calculs en comparant les résultats obtenus par la méthode différentielle avec d'autres modèles (diffusion de la lumière par des tiges ou théorie de Mie). / Sunscreens, an emulsion of several phases, are used as UV filters in order to protect people from sun damages. Filters can be divided in two types: the chemical ones which are organic molecules that absorb selectively ultraviolet light and the physical ones (such as TiO2) which are inorganic particles that scatter and may absorb some of the UV radiation. The sunscreen quality is given by the sun protection factor (SPF), measured in vivo. In order to avoid long and complicated tests, a quick and simple in vitro method, using a plastic substrate, has been established, which gives an approximation of the SPF. In order to model the sunscreen protection, we had to evaluate the sunscreen distribution. We used an OCT (for Optical Coherence Tomography) device, after having spread a metallic thin on the substrate before applying the sunscreen. Theses images helped us to model the cream transmission on the skin or the plastic substrate, using the differential method which can calculate the scattering of light through a 2D structure.We then compared our results to measurements, but also studied the impact of several particles specifications, such as the size or the material of the particle, or study the effect of the skin hydration on the UV protection.Furthermore, we have compared our results to other calculation methods (Mie scattering or scattering by a set of parallel cylinders) in order to improve the calculation time and try a 3D-method.

L’exposition au soleil, et donc aux rayons ultraviolets, est de plus en plus fréquente chez l’homme dans les pays occidentaux. En effet, les modes de vie ont fortement changé ces dernières années, avec pour résultat une augmentation non négligeable des loisirs en extérieur. Ceci a pour conséquence une augmentation de l’apparition des cancers cutanés, dont le pronostic de survie est souvent mauvais et l’issue fatale. De plus, les traitements associés à ces maladies sont lourds et n’agissent pas toujours de façon efficace. Les campagnes d’information et de prévention face aux dangers du soleil restent donc les principales mesures efficaces pour lutter contre le cancer cutané lié à une surexposition au soleil. La recherche de nouveaux produits permettant de protéger de manière efficace la peau des effets néfastes des rayons UV reste donc un défi permanent et primordial pour la recherche dans l’industrie cosmétique. <p><p> Dans un premier temps, le travail a consisté à développer des nouvelles formulations de produits solaires contenant des concentrations élevées en filtres UV, conditionnées sous forme d’aérosol, celles-ci valables pour le marché européen. Une émulsion E/H et une émulsion E/Si ont donc été réalisées. Elles contenaient au final 27% de filtres UV pour l’émulsion E/H et 16,5% de filtres UV pour l’émulsion E/Si, dont 4% de filtres inorganiques pour les deux types d’émulsion. Leur viscosité était de 6800 mPa.s pour l’émulsion E/H et de 2800 mPa.s pour l’émulsion E/Si. Ces formulations étaient stables lorsqu’elles étaient conservées pendant 2 mois à 40°C et également lorsqu’elles subissaient 5 cycles de température entre 5°C et 40°C. La mise en aérosol de ces émulsions a nécessité l’utilisation de 22% de gaz propulseur (mélange :butane, propane, isobutane). <p>La taille des gouttelettes étant un paramètre important de la caractérisation des aérosols pour le choix des matériaux à utiliser ainsi que pour sécurité afin d’éviter toute inhalation pulmonaire, l’influence de différents éléments sur celle-ci a été étudiée. Nous avons ainsi montré que la concentration en gaz, la viscosité, la présence ou non de filtres inorganiques ainsi que le choix des valves et diffuseurs utilisés jouent un rôle dans la taille des gouttelettes émises, celle-ci ne pouvant pas être inférieure à 30 µm de diamètre. La taille des gouttelettes émises était supérieure à 50 µm avec pas plus de 0.1% ayant une taille inférieure à 10 µm et maximum 25% des gouttelettes ayant une taille comprise entre 10 et 30 µm. <p><p> Les produits formulés contenaient de grandes quantités en filtres solaires, organiques et inorganiques (27% pour l’émulsion E/H et 16,6% pour l’émulsion E/Si), il était donc important de vérifier qu’aucun des filtres présents dans les émulsions ne passaient à travers la peau lors de l’application des produits solaires. En effet, ceux-ci doivent rester à la surface de l’épiderme afin de maintenir l’efficacité des produits solaires et d’éviter des effets néfastes systémiques éventuels en pénétrant la peau. Une étude in vitro utilisant de la peau humaine excisée et des cellules de diffusion de Franz nous a permis de constater que les filtres inorganiques présents dans les formulations restaient en surface de la peau, et seulement deux des filtres organiques (l’EMC et MBBT) présentaient un potentiel de pénétration cutanée négligeable et non nocif pour la santé humaine (maximum 1,21 µg/ml/cm2 pour EMC et maximum 0,14 µg/ml/cm2 pour MBBT). De plus, après 24 h d’expérience, plus de 50% des filtres restaient à la surface de la peau, ce qui permettait de maintenir l’efficacité des produits solaires. Afin de mener à bien cette étude, des méthodes analytiques pour l’analyse simultanée des filtres solaires organiques d’une part, par CLHP (Chromatographie Liquide Haute Performance), et inorganiques d’autre part, par ICP-OES (Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectrometry), ont été mises au point et validées. <p>Une étude in vivo non invasive, basée sur le prélèvement des couches successives du stratum corneum, a été réalisée par la suite. Cette dernière a été effectuée par la méthode du « tape stripping », qui utilise des disques adhésifs rigides, et sur 9 volontaires pendant une période de 8 h. Elle a permis de confirmer les résultats obtenus avec la méthode in vitro. Une bonne corrélation entre ces deux types d’étude a été observée. <p><p> Enfin, la dernière partie du travail a porté sur l’EMC, un des filtres organiques utilisé dans la plupart des produits solaires mis sur le marché et dans les émulsions E/H et E/Si formulées. Ce filtre présente une sensibilité à la lumière et aux rayons UV. L’encapsulation lipidique de celui-ci a donc été envisagée afin de produire des nanoparticules dont la matrice lipidique a pour but de protéger l’EMC contre une dégradation causée par les rayons UV. Trois lipides différents ont été investigués et ont montré des résultats positifs de protection vis-à-vis des rayonnements UV. En effet, après 2 h d’irradiation par les UV, une perte d’efficacité de 30% de l’EMC pur a été observée contre 10% à 21% pour l’EMC encapsulé par les différents lipides. De plus, les nanoparticules n’ont pas montré de potentiel d’augmentation de pénétration cutanée de l’EMC. <p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les problèmes d’hyperpigmentation cutanée sont caractérisés par l’apparition de taches brunes foncées, distribuées irrégulièrement sur la peau, généralement sur les zones photo-exposées. Ce problème largement répandu est la conséquence de plusieurs perturbations cutanées d’une ampleur autant physiologique qu’esthétique. Les rayonnements ultraviolets (UV) jouent un rôle important dans la mélanogenèse mais sont aussi à l’origine de plusieurs dérèglements physiologiques des mélanocytes induisant ainsi leur mal-fonctionnement.L’application d’un écran solaire est un moyen très efficace pour la protection contre les UV et la prévention des problèmes d’hyperpigmentation cutanée. Pour la première fois, nous avons pu mettre en place une nouvelle méthode in vitro pour la détermination du facteur de protection solaire (SPF) d’un écran en utilisant le film Gafchromic® EBT3 comme substrat et en se basant sur le changement de couleur du substrat. La variation de couleur est évaluée par spectroscopie ultraviolet-visible et est rapportée à l’absorbance du film après son exposition à un simulateur de soleil.En plus, nous nous sommes intéressés à la recherche de principes actifs extraits de plantes pour la régulation des problèmes d’hyperpigmentation cutanée. Pour ce, des huiles essentielles (HE) ont été extraites à partir de cinq plantes indigènes ou endémiques au Liban et leur composition analysée par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS). Leurs effets moléculaires sur les structures cutanées ont été déterminés par analyses in tubo et in vitro. Les analyses enzymatiques in tubo ont permis de détecter une activité anti tyrosinase importante des deux HE d’Origanum syriacum et Origanum ehrenbergii. Cette activité a été liée à la composition phytochimique de chaque HE et a été attribuée au composé majoritaire, le carvacrol. Les études in vitro sur des cultures de mélanocytes ont permis de déterminer une diminution significative de la production de la mélanine en présence des HE et du carvacrol. Nous avons pu établir un lien entre les deux études pour déterminer le mécanisme d’action du carvacrol. Il s’agit d’une inhibition compétitive où le carvacrol se lie à la tyrosinase pour suivre une série d’oxydations enzymatiques bloquant ainsi l’oxydation de la tyrosine et causant un dérèglement de la mélanogenèse.Notre étude est la première à démontrer l’activité anti tyrosinase des HE d’O. syriacum et d’O. ehrenbergii. La complémentarité entre les tests d’efficacité et les analyses GC-MS nous a permis d’attribuer l’activité anti tyrosinase au carvacrol qui agit par inhibition compétitive.Ainsi, l’application de protecteur solaire associée à l’application cutanée de régulateurs de la mélanogenèse pourrait être une solution efficace pour les problèmes d’hyperpigmentation cutanée. / Hyperpigmentation disorders are characterized by an irregular distribution of dark spots on the skin, mainly on photo-exposed skin areas. This widespread problem is the result of several skin disorders leading to many physiological and aesthetic perturbations. Ultraviolet (UV) radiations play an important role in melanogenesis. However, they are also the source of several physiological disorders that induce a malfunctioning of melanocytes.The application of sunscreen is a very effective UV protection method and it is considered a main factor in the prevention of skin hyperpigmentation problems. One of the novelties in our research is that, for the first time, we were able to establish a new in vitro method for the determination of the sun protection factor (SPF) of a sunscreen, using EBT3 Gafchromic® film as a substrate. Our method relied on the color change of the substrate that was evaluated by UV-visible spectrophotometric measurements and valued by the absorbance of the film exposed to a solar simulator.In addition, we were interested in discovering new plant-derived active ingredients for the regulation of skin hyperpigmentation disorders. For this process, five essential oils (EO) of indigenous or endemic plants to Lebanon were extracted and their composition was studied by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). We studied as well their molecular effects on cutaneous structures by in tubo and in vitro analysis. In tubo enzymatic analysis allowed us to identify an important anti tyrosinase activity of the two EO of Origanum syriacum and Origanum ehrenbergii. This activity was linked to the phytochemical composition of the EO and was assigned to the presence of their main component, carvacrol. In vitro cell cultures of melanocytes enabled us to determine a significant reduction in the melanin production in the presence of the EOs and carvacrol. Furthermore, we were able to define the mechanism of action of carvacrol by linking both in tubo and in vitro studies: carvacrol binds to tyrosinase and undergoes a series of oxidation reactions, thus preventing the oxidation of tyrosine. This mechanism is called competitive inhibition and it disturbs the regular pathway of melanogenesis.Our study is the first to demonstrate the anti tyrosinase activity of the EO of O. syriacum and O. ehrenbergii. The complementarity between efficacy tests and the phytochemical GC-MS analysis was our tool to discover that tyrosinase inhibition is mainly due to the presence of carvacrol that acts by competitive inhibition.Thus, the application of a sunscreen paired with the application of cutaneous melanogenesis regulator could be an effective solution for skin hyperpigmentation disorders.

L'objectif de ce projet de recherche est la mise au point et l'utilisation de charges inorganiques barrière aux rayonnements infrarouge pour la préparation de matériaux d'enduction à base de plastisols PVC. Dans un premier temps, cette étude a été consacrée à la caractérisation rhéologique, morphologique et optique de la matrice PVC et à l'élaboration de nouvelles formulations, en incorporant dans le plastisol des charges commerciales de natures chimiques différentes (nacre, billes de verre, alumine, oxyde de Zinc, TiO2 …). Ensuite, des mesures radiatives sur des films de plastisols chargés à différents taux massiques ont été réalisées dans le but de sélectionner les charges présentant les meilleures performances optiques. Enfin, les formulations optimales ont été enduites sur un textile polyester et la stabilité des revêtements soumis à des rayonnements UV a été suivie par plusieurs techniques analytiques. Diverses caractérisations mécaniques, esthétiques et morphologiques sont venues compléter cette étude. Dans un second temps, un modèle de transfert radiatif permettant de simuler la propagation du rayonnement dans les systèmes de protection développés a été testé / This project aims to develop new filled PVC plastisol composite offering enhanced optical properties. Different types of inorganic fillers were tested and added to the PVC matrix. Rheological, morphological and optical characterization of the PVC matrix and development of new formulations by incorporation of different fillers (nacre, glass beads, alumina, zinc oxide, TiO2 ...) were the subject of the first phase of the project. Then, radiative measurements on plastisol films loaded at different mass ratios were performed in order to select the fillers having the best optical performance. The second phase was dedicated to the validation and the testing of the optimal formulations coated on polyester textile substrate. Different analytic technics were used in order to rank the UV stabilization as a function of the tested formulations. In addition, mechanical, aesthetic and morphological characterizations were used to complete this study. Finally, radiative transfer model was developed to simulate the radiative behavior of the different formulations