Visite guidée et commentée du laboratoire de génie des procédés – environnement – agroalimentaire et de la plateforme pilote ALGOSOLIS. Le laboratoire explore la diversité des propriétés des microalgues et leur potentiel d’applications.

Après la visite de la zone d’élevage, on passe au photo-bioréacteur où on explique comment orienter le métabolisme pour la production soit de petites molécules d’intérêt biologique, soit de grosses molécules telles que les biocarburants.

La seconde partie visite la plateforme pilote de mise au point des procédés de production selon le type d’application visée, avant passage à l’échelle industrielle.

Présentation fascinante mais simple et claire des propriétés extraordinaires des molécules fabriquées par les chimistes qui associent la maitrise de la synthèse avec l’imagination, la créativité et l’intelligence du futur.

Ces molécules comportent des anneaux entrelacés que l’on peut mettre en mouvement sous l’action d’un signal externe : chimique, photochimique ou électronique. On obtient un véritable jeu mécanique à l’échelle de la molécule où on peut, de manière contrôlée, mettre en mouvement telle ou telle partie, ou déplacer la dans sa totalité.

Cette vidéo nous fait entrer dans la chimie futuriste de toutes sortes de machines moléculaires des plus simples au plus complexes. Réalisée dans son laboratoire, elle présente le travail du Prix Nobel de chimie 2016 Jean-Pierre Sauvage.

La seule différence entre un cosmétique et un médicament sur la peau, ce n’est pas que l’un puisse pénétrer et l’autre pas, ce n’est pas une question de molécules, car il ne serait pas difficile d’identifier la même molécule médicamenteuse revendiquant un effet cosmétique et un effet thérapeutique dans un tout autre domaine et réciproquement, la différence est en terme de destination : le cosmétique est pour la peau saine, le médicament pour la peau malade.

Les produits contenus dans un produit cosmétique passent la barrière cutanée : les rides, la perte de tension, le teint, les tâches pigmentées (autres que les verrues séborrhéiques et les tumeurs mélaniques) sont des candidats au cosmétique. Pour agir l’actif doit au moins rejoindre le derme pour stimuler le fibroblaste et lui faire produire du collagène, de l’acide hyaluronique de l’élastine, le faire proliférer…

Aujourd'hui l’objectif est de faciliter cette pénétration en faisant un passage transcutané sélectif : éviter le passage des molécules inutiles (conservateurs…). Laisser passer les molécules actives, en les pilotant de façon à ce qu’elles atteignent leur cible, leur objectif.

La pénétration d’une molécule est suivie par deux méthodes : le passage transcutané sur des nouveaux systèmes de cellules de Franz, et la microdialyse in vitro et in vivo.

Les enjeux de la vectorisation sont importants car il faut agir avec des molécules inoffensives, en profondeur dans l’organisme, et utiliser dans la conservation des produits, des molécules qui soient s’élimineraient spontanément lors de l’application du cosmétique, soient resteraient à la surface de la peau inactifs. Les outils aujourd’hui sont là pour modéliser et suivre de tels développements.

Sont exposés quelques points forts des trente-cinq années passées et une projection sur les quinze années à venir. La cosmétique s’appuie fortement sur les progrès des sciences et des technologies sans pour autant négliger l’apport de l’art, de la culture et des traditions.

Aqua porines, protéasomes, cellules souches, sirtuines ou encore mitochondries sont tous impliqués dans des mécanismes biologiques essentiels au maintien de l’homéostasie de l’organe peau, cette petite couche si mince mais si active qui nous protège et nous identifie tous. L’intervention sur ces stratégies du vivant a permis d’augmenter considérablement l’efficacité des « soins cosmétiques ». Et c’est parmi des molécules et des complexes moléculaires issus de végétaux que le cosmétologue a identifié les meilleurs principes actifs capables d’agir sur la peau. Les plantes ouvrent la porte du futur sur de nombreux critères.

L’opération consistant à mélanger de façon raisonnée plusieurs ingrédients pour en faire un produit fini s’appelle la formulation. Cette transformation de la matière est devenue depuis une vingtaine d’années une véritable science grâce à une meilleure compréhension des systèmes formulés complexes (émulsions, microémulsions, liposomes, gels, etc.). Le chimiste doit concevoir des ingrédients ayant des « propriétés fonctionnelles » précises (couleur, odeur, viscosité, moussage, etc.) et les formuler pour en faire des produits finis répondant aux attentes des utilisateurs.

En particulier, dans le domaine de la parfumerie, la mise en oeuvre des « 12 principes de la chimie verte » a conduit les industriels de la parfumerie et les chercheurs scientifiques à développer des substituts aux molécules de parfums allergisantes, à tenter de solubiliser les parfums dans l’eau pour éliminer l’alcool et à micro encapsuler les parfums pour les protéger, prolonger leurs effets et les vectoriser jusqu’à des sites précis (cheveux, tissus).

Au vieillissement génétiquement programmé s’ajoute le vieillissement extrinsèque et notamment l’influence de facteurs comme le stress, les agressions climatiques, la pollution atmosphérique ou alimentaire qui sont responsables de la perturbation des mécanismes de défense, de la cicatrisation, des altérations des perceptions sensorielles ou de la thermorégulation cutanée.

Les progrès des nanotechnologies, des biotechnologies, de la génomique et de la biologie cellulaire permettent de mettre au point des actifs qui optimisent l’activité « anti-âge » des produits pour prévenir le vieillissement en hydratant la peau, par des formulations riches en humectant (polymères comme l’acide hyaluronique ou actifs ciblant l’expression des aqua porines). L’exposition au soleil, le stress, une mauvaise alimentation ou l’action des polluants atmosphériques produisent des radicaux libres en excès qui sont notamment responsables d’un vieillissement accéléré. L’industrie des actifs cosmétiques sait produire des « piégeurs de radicaux libres », qu’ils soient antioxydants ou anti-glycants. Les filtres solaires constituent une stratégie essentielle contre le photo-vieillissement. D’autres molécules sont testées pour protéger des ultraviolets.

Des peptides peuvent agir sur l’expression des gènes codant pour la synthèse de pro-collagène, et transmettre des signaux à d’autres cellules pour la synthèse de protéines essentielles à la peau, transporter des oligoéléments, nécessaires à la bonne marche de nos cellules, réduire l’inflammation cellulaire ou même agir au niveau de la connexion entre les cellules nerveuses de la peau afin d’obtenir un relâchement et donc des rides moins visibles. D’autres associations d’actifs sont issues de la recherche concernant la maladie génétique progéria, avec pour objectif de prévenir la formation d’une protéine toxique, la progérine.

Le choix de la formulation des actifs est fondamental. En effet, la stabilité et l’activité biologique d’un actif sont conditionnées par le type de système choisi et la composition du produit fini.

La peau assure de nombreuses fonctions parmi lesquelles la communication avec l’environnement, la thermorégulation et la protection contre les agressions externes. En effet, à son rôle de barrière physique, s’ajoute un rôle de défense immunologique enclenché grâce aux cellules sentinelles présentes dans l’épiderme.

L’éventail des pathologies cutanées s’étend de maladies bénignes mais pouvant avoir un retentissement majeur pour les patients jusqu’à des pathologies sévères pouvant engager le pronostic vital comme le mélanome. Parmi les pathologies les plus courantes, on peut citer l’acné qui se développe au niveau des follicules pilosébacés. Le psoriasis est une autre pathologie courante caractérisée par une inflammation chronique de la peau. Les solutions thérapeutiques diffèrent selon le niveau de sévérité, de l’application topique jusqu’à des traitements immunosuppresseurs administrés par voie systémique. La prise en charge des formes sévères a été révolutionnée par l’arrivée récente des médicaments biologiques qui ciblent spécifiquement des cytokines impliquées dans la cascade inflammatoire. La peau est également le siège de pathologies cancéreuses dont les plus courantes sont les carcinomes baso-cellulaires des sujets âgés, peu invasifs et traités par voie topique ou chirurgie. Les résultats cliniques des biothérapies et la caractérisation moléculaire des lésions permettent aujourd’hui de mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques sous-jacents et d’envisager de nouvelles thérapeutiques plus ciblées.

La filière cosmétique française, leader mondial, est un contributeur majeur à notre économie. Le marché cosmétique connaît une croissance internationale importante qui motive de forts investissements R&D, en Asie notamment.

L’évolution des réglementations et des attentes consommateur ont largement complexifié le développement de produits innovants. Il faut aujourd’hui démontrer la sécurité du produit sans expérimentation animale, inventer des produits stables en limitant l’usage de conservateurs, remplacer les matières premières « pétrochimiques » par des ingrédients « naturels » (issus de la phytochimie ou des biotechnologies), répondre aux exigences réglementaires spécifiques à chaque continent, etc.

L’open innovation devient la clé pour cette industrie, notamment par la mise en œuvre de collaborations entre les organismes de recherche académique et les entreprises. De nombreux exemples sont donnés.

La peau est le siège de réactions d’oxydo-réduction liées à son métabolisme, mais aussi influencées par certains facteurs environnementaux comme la lumière solaire, la pollution, certains médicaments, etc. Des équipements chimiques et enzymatiques permettent de maintenir une homéostasie cutanée, mais un déséquilibre peut provoquer une situation de stress oxydant aigu ou chronique susceptible d’entraîner des désordres cutanés cosmétiques mais parfois aussi des situations pathologiques : altération de la qualité de la peau, vieillissement accéléré, cancers, etc.

Après l’évocation de généralités sur les mécanismes et les cibles du stress oxydant dans la peau, un point est fait sur les dernières avancées de l’un des principaux acteurs moléculaires assurant le contrôle des défenses anti oxydantes naturelles. Ensuite, les éléments démontrant le comportement pro-oxydant paradoxal de la mélanine et son implication probable dans l’augmentation du risque de mélanome sont discutés.

Plus de trente années de recherche ont permis de développer différents modèles de peau dédiés à la recherche de connaissance, à la détection de la sécurité mais aussi à l’évaluation de l’efficacité des ingrédients et des produits finis cosmétiques.

Dans le domaine de la sécurité, aujourd’hui sept méthodes alternatives validées au niveau européen et officialisées par l’OCDE, plusieurs dizaines de publications scientifiques et de nombreuses interventions dans les congrès internationaux témoignent d’une contribution significative dans ce domaine scientifique et technique complexe. Aujourd’hui le terme prédictif a remplacé celui d’alternatif pour tenir compte des progrès des autres approches in silico, QSAR, read across, etc., qui, couplées à des méthodes plus classiques, permettent de gagner en prédiction. Tous ces domaines recèlent de nombreux exemples. Malgré ces progrès, certains défis sont encore devant nous, en particulier dans le domaine de la prédiction de la toxicologie systémique.