RÉDUCTION –
DE L’ACTIVITÉ
DE L’EAU POUR AMÉLIORER LA STABILITÉ MICROBIENNE ET RENFORCER LA BARRIÈRE CUTANÉE

Lors du développement de produits cosmétiques, les fabricants sont confrontés à plusieurs défis. Une formulation cosmétique doit non seulement être efficace et bien tolérée, mais aussi rester stable pendant toute sa durée d’utilisation. La stabilité microbienne, en particulier, joue un rôle important, car un développement microbien incontrôlé peut avoir de graves conséquences pour la santé des consommateurs.

Causes et conséquences de la contamination microbienne

Souvent, les formulations cosmétiques contiennent suffisamment d’eau et de nutriments pour constituer un excellent milieu de culture pour les micro-organismes tels que les bactéries, les levures et les moisissures. De plus, elles sont généralement stockées pendant des mois dans des conditions chaudes et humides, donc optimales pour la croissance des germes. Cette dernière est également favorisée par le consommateur lui-même, qui retire volontiers le produit cosmétique de son emballage avec les doigts et le recontamine ainsi en permanence.

D’une part, les micro-organismes peuvent provoquer des changements dans la couleur, l’odeur ou la consistance d’une formulation. D’autre part, ils peuvent aussi être pathogènes et provoquer des infections dangereuses, surtout chez les personnes dont le système immunitaire est affaibli ou n’a pas encore atteint sa maturité.^1,2

Critique actuelle des conservateurs classiques

Afin de garantir la qualité d’un produit et sa sécurité pour les consommateurs, des conservateurs chimiques sont ajoutés aux produits de soins corporels depuis des décennies déjà. Ces derniers sont certes très fiables, mais les études faisant état d’agents conservateurs courants qui provoquent des irritations cutanées ou des réactions allergiques se multiplient.^3-5 Par conséquent, les consommateurs remettent de plus en plus en question la sécurité des agents conservateurs, voire rejettent totalement leur utilisation dans les produits cosmétiques. Pour remplacer ces conservateurs classiques critiqués, les fabricants de cosmétiques cherchent de plus en plus des solutions et des stratégies de conservation alternatives.

Approches de conservation alternatives

Les produits auto-conservés, basés sur les principes de la « technologie des barrières », constituent une alternative possible. Ce concept a été développé à l’origine dans les années 1970 pour l’industrie alimentaire afin de contrôler la croissance microbienne dans les aliments, mais il peut également être appliqué à l’industrie cosmétique.^6,7 Il s’agit d’une combinaison intelligente de facteurs qui agissent comme des obstacles à la survie des germes. Par exemple, l’ajustement de certains paramètres, tels que le pH ou l’activité de l’eau d’une formulation, permet d’inhiber la croissance microbienne.8

L’activité de l’eau et son importance pour les micro-organismes

L’activité de l’eau (aw) constitue un obstacle important à la survie des micro-organismes. Contrairement à la teneur en eau d’une formulation, qui indique la quantité totale d’eau, y compris l’eau liée au niveau moléculaire, la valeur aw est une mesure de l’eau « libre », non liée, dans un produit. Cette eau non liée est librement accessible aux micro-organismes et peut donc servir à leur prolifération. Une restriction de la disponibilité de l’eau non liée entraîne à son tour une détérioration des conditions de départ pour la croissance microbienne. Dans la littérature, des valeurs aw limites sont décrites pour différents types de germes, en-deçà desquelles la croissance microbienne doit être inhibée (voir tableau)9. Certains types de germes, comme les bactéries Pseudomonas aeruginosa, préfèrent les environnements plutôt humides, de sorte qu’une faible diminution de la valeur aw peut déjà limiter la croissance bactérienne. En revanche, les moisissures Aspergillus brasiliensis sont moins sensibles et leur croissance n’est entravée que par des valeurs aw encore plus faibles.

a_w-VALEURS AW LIMITES POUR LA CROISSANCE DE GERMES PATHOGÈNES⁹

Les limites d’activité de l’eau peuvent être considérées comme des valeurs indicatives et servir de guide lors du développement et de la planification de formules cosmétiques.

Réduction de l’activité de l’eau

L’eau pure a une valeur aw de 1. L’ajout de solutés (substances hygroscopiques telles que les polyols, les acides aminés, les sucres ou les sels) permet de lier l’eau grâce à des interactions intermoléculaires et de la rendre inaccessible aux germes. La valeur aw est donc réduite en conséquence. Toutefois, des quantités élevées de substances liant l’eau sont nécessaires pour atteindre une valeur aw suffisamment basse dans une émulsion pour soin de la peau, par exemple, pour empêcher les micro-organismes de se développer. C’est pourquoi, dans notre approche (lien vers l’article : https://doi.org/10.3390/cosmetics9030053), nous avons combiné différentes substances hygroscopiques qui non seulement permettent de réduire la valeur aw, mais présentent en outre un avantage pour la peau en tant qu’agents humectants. En outre, nous avons tenu compte des concentrations maximales d’utilisation des substances respectives recommandées par le Cosmetic Ingredient Review (CIR).

Une stratégie de conservation alternative qui renforce également la barrière cutanée

La diminution de la valeur aw d’une émulsion H/E par l’ajout d’une combinaison de solutés comprenant du lactate de sodium, du Cosphaderm® Propanediol natural, de l’érythritol, de la bétaïne et du sodium PCA entraîne une nette amélioration de la stabilité microbienne. Lors des essais d’efficacité de la protection antimicrobienne, utilisés pour évaluer l’efficacité antimicrobienne, une réduction considérable des germes potentiellement pathogènes a été constatée. De plus, la combinaison de solutés agit en synergie avec nos produits naturels multifonctionnels Cosphaderm® GMCY et Cosphaderm® Magnolia Extract 98. Une petite quantité de ces produits multifonctionnels suffit déjà pour obtenir une protection antimicrobienne fiable de la formulation.10

Afin de protéger la peau contre la déshydratation, nous nous sommes concentrés sur les composants endogènes des facteurs naturels d’hydratation (FNH) et sur des alternatives naturelles et inoffensives pour les solutés utilisés qui réduisent la valeur aw. Dans notre étude10, la formulation à valeur aw réduite contenant la combinaison de solutés s’est avérée renforcer la barrière cutanée : la teneur en humidité du stratum corneum (hydratation SC) est augmentée et la perte d’eau transépidermique (TEWL) est réduite (voir illustration).

Résultats de l’étude des mesures TEWL et d’hydratation SC respectivement sur l’avant-bras traité (application 2x par jour de la formulation à teneur réduite en aw) et sur le côté non traité à deux moments de mesure : début de l’étude (ligne de base ; valeurs de contrôle) et après 4 semaines. Les symboles * indiquent des résultats statistiquement significatifs à p < 0.05.¹⁰.

Ainsi, notre approche de réduction de l’activité de l’eau au moyen d’humectants a permis de développer une stratégie de conservation alternative, naturelle et moderne, avec un effet positif sur la barrière cutanée, qui offre la possibilité de remplacer les conservateurs traditionnels, de plus en plus critiqués.

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Informations d’identification

1. Wilson, L.A.; Ahearn, D.G. Pseudomonas-Induced Corneal Ulcers Associated with Contaminated Eye Mascaras. J. Ophthalmol. 1977, 84, 112–119.
2. Madani, T.A.; Alsaedi, S.; James, L.; Eldeek, B.S.; Jiman-Fatani, A.A.; Alawi, M.M.; Marwan, D.; Cudal, M.; Macapagal, M.; Bahlas, R.; et al. Serratia Marcescens-Contaminated Baby Shampoo Causing an Outbreak among Newborns at King Abdulaziz University Hospital, Jeddah, Saudi Arabia. Hosp. Infect. 2011, 78, 16–19.
3. de Groot, A.C.; White, I.R.; Flyvholm, M.-A.; Lensen, G.; Coenraads, P.-J. Formaldehyde-Releasers in Cosmetics: Relationship to Formaldehyde Contact Allergy. Contact Dermat. 2010, 62, 2–17.
4. García-Gavín, J.; González-Vilas, D.; Fernández-Redondo, V.; Toribo, J. Allergic Contact Dermatitis in a Girl Due to Several Cosmetics Containing Diazolidinyl-Urea or Imidazolidinyl-Urea. Contact Dermat. 2010, 63, 49–50.
5. Carvalho, R.; Maio, P.; Amaro, C.; Santos, R.; Cardoso, J. Hydrogel Allergic Contact Dermatitis and Imidazolidinyl Urea/Diazolidinyl Urea. Ocul. Toxicol. 2011, 30, 331–332.
6. Ballamwar, K.; Sahasrabuddhe, S.; Chafle, K. A Review: The Hurdle Technology- Self-Preservation Technology in Cosmetics. J. Sci. Res. Publ. (IJSRP) 2020, 10, 820–827.
7. Varvaresou, A.; Papageorgiou, S.; Tsirivas, E.; Protopapa, E.; Kintziou, H.; Kefala, V.; Demetzos, C. Self-Preserving Cosmetics. J. Cosmet. Sci. 2009, 31, 163–175.
8. Leistner, L. Basic Aspects of Food Preservation by Hurdle Technology. J. Food Microbiol. 2000, 55, 181–186.
9. Kerdudo, A.; Fontaine-Vive, F.; Dingas, A.; Faure, C.; Fernandez, X. Optimization of Cosmetic Preservation: Water Activity Reduction. J. Cosmet. Sci. 2015, 37, 31–40.
10. Nadarzynski, A.; Scholz, J.; Schröder, M.S. Skin Barrier Enhancing Alternative Preservation Strategy of O/W Emulsions by Water Activity Reduction with Natural Multifunctional Ingredients. Cosmetics 2022, 9, 53. https://doi.org/10.3390/cosmetics9030053
11. Bild:https://de.freepik.com/vektoren/wasser-hintergrund »>Water background vector created by upklyak – en.freepik.com