Les nouveaux conservateurs minéraux : application à la conservation antimicrobienne de différentes formulations et étude du mécanisme antimicrobien : étude appliquée à l’oxyde de zinc

New inorganic preservatives : application to the antimicrobial preservation of various formulations and study of antimicrobial mechanisms : study applied to zinc oxide

• Auteur / Autrice : Julia Pasquet
• Direction : Marie-Alexandrine Bolzinger, Yves Chevalier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pharmaceutiques. Physicochimie et microbiologie
• Date : Soutenance le 21/07/2014
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Automatique et de Génie des Procédés (Lyon)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Daniele
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christine Roques, Florence Agnely

Mots clés

Mots clés contrôlés

Produits cosmétiques

Conservateurs (pharmacie)

Oxyde de zinc

Mots clés libres

Oxyde de zinc

Conservateur antimicrobien

Produits cosmétiques

Mécanismes antimicrobiens

Zinc oxide

Antimicrobial preservative

Cosmetic products

Antimicrobial mechanisms

Résumé

La qualité microbiologique d’un produit cosmétique se doit d’être conservée durant la totalité de sa durée de vie grâce à l’ajout notamment de conservateurs antimicrobiens. Néanmoins, les conservateurs organiques traditionnellement utilisés sont particulièrement décriés depuis quelques années car suspectés d’effets secondaires. Dans l’objectif de disposer d’alternatives à ces substances, les propriétés antimicrobiennes de l’oxyde de zinc (ZnO) ont été étudiées. L’efficacité antimicrobienne de ces particules inorganiques a ainsi été évaluée sur les cinq micro-organismes d’intérêt pour l’industrie cosmétique (E. coli, S. aureus, P. aeruginosa, C. albicans et A. brasiliensis). Pour cela des tests microbiologiques ont été mis en place en milieu gélosé et bouillon liquide pour évaluer la sensibilité de chaque souche microbienne au ZnO. L’efficacité de ces poudres a été évaluée au sein de diverses formules cosmétiques via la réalisation de Challenge Tests. Des études spécifiques visant à améliorer la compréhension des mécanismes antimicrobiens du ZnO ont été menées : les phénomènes de dissolution des particules générant des cations zinc, de production photochimique de radicaux libres ou encore de contact direct entre particules et cellules microbiennes ont été approfondis. Couplés à des études supplémentaires visant à affiner les relations structure/activité, ces travaux ont été menés dans l’objectif d’optimiser le potentiel antimicrobien de ces poudres pour la présente application. Ce projet a démontré que le ZnO permettait de conserver la qualité microbiologique de produits dermopharmaceutiques variés, allant des émulsions aux poudres. Dépendamment de sa concentration, les actions bactéricides, levuricide et fongistatique du ZnO confèrent aux produits la capacité de répondre aux exigences requises en termes de conservation. Les poudres minérales de ZnO apparaissent alors comme une alternative appropriée aux conservateurs organiques

The microbiological quality of a cosmetic product should be preserved during its whole shelf-life notably thanks to the addition of antimicrobial preservatives. Nevertheless, commonly used organic preservatives are particularly criticized since a few years because they are suspected of side effects. In order to propose alternatives to these substances, the antimicrobial properties of zinc oxide (ZnO) were studied. The antimicrobial efficacy of these inorganic particles was evaluated on the five microorganisms of interest for the cosmetic industry (E. coli, S. aureus, P. aeruginosa, C. albicans and A. brasiliensis). Microbiological tests were designed in agar medium and liquid broth to evaluate the sensitivity of each microbial strain to ZnO. The efficacy of these powders was evaluated in various dermopharmaceutical formulations via Challenge Tests. Some specific studies dedicated to improve the understanding of antimicrobial mechanisms of ZnO were carried out: (i) particles dissolution generating zinc cations, (ii) photochemical generation of free radicals (iii) direct contact between particles and microbial cells. Coupled with additional studies designed to refine structure/activity relationships, this work was performed in order to optimize the antimicrobial potential of these powders for the present application. All these studies demonstrated that ZnO enabled the preservation of the microbiological quality of various cosmetic products (emulsions and powders). The bactericidal, levuricidal and fongistatic activities of ZnO were dependent of its concentration and confer to the products the ability to comply with the demands in term of preservation. The inorganic powders of ZnO appear as suitable alternatives to organic preservatives