Modulateurs moléculaires de l'absorption cutanée : analyse de la structure-activité de tensioactifs et caractérisation du transport cutané

Chemical skin absorption modulators : surfactant structure-activity and cutaneous absorption characterization

• Auteur / Autrice : Laurène Roussel
• Direction : Fabrice Pirot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du médicament, physico-chimie et ingénierie appliquées à la santé
• Date : Soutenance le 07/07/2015
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de Dermatologie : fonctions normales et pathologiques de la barrière cutanée
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Lagarce
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Frédéric Lagarce, Yogeshvar N. Kalia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Absorption cutanée

Voie transcutanée

Micelles

Surfactants

Mots clés libres

Tensioactif

Barrière cutanée

Perméation transcutanée

Micelle

Surfactant

Skin barrier function

Transdermal drug delivery

Micelle

Résumé

Des formes galéniques spécialement étudiées permettent l'administration topique d'un médicament ou d'un actif cosmétique afin d'obtenir un effet local ou une action systémique. Les excipients présents dans la formulation, comme les tensioactifs dans les solutions micellaires, émulsions, microémulsions, nanoémulsions, nanostructures, peuvent être alors des éléments influençant la pénétration et la perméation de l'actif. L'étude de leurs effets sur la barrière cutanée peut être utile afin de choisir au mieux les différents composés de la formulation. L'objectif de cette thèse a été d'étudier l'effet de différents tensioactifs (alkylpolyglucosides, lipoaminoacides, alcools gras éthoxylés et copolymères à blocs de type Poloxamer) en solution aqueuse sur la structure et la fonction barrière de la peau, grâce à des techniques d'infrarouge à transformée de Fourier, de calorimétrie différentielle à balayage, de mesure de la perte insensible en eau et de microscopie électronique à transmission. L'objectif spécifique de ce travail a porté sur l'étude de l'absorption cutanée ex vivo de trois principes actifs de lipophilie différente (caféine, kétoprofène et progestérone) à travers un modèle de peau animale co-traitée par différents tensioactifs. Plus spécifiquement, la pénétration de la progestérone au sein des différentes couches de la peau a été étudiée compte tenu de sa lipophilie élevée limitant son passage dans les couches cutanées plus hydrophiles. A l'issue de ces travaux, nous montrons que les tensioactifs peuvent exercer non seulement des effets sur l'organisation lamellaire des lipides intercornéocytaires mais aussi sur les cornéocytes du stratum corneum (SC). Par ailleurs, ces différents résultats ont permis de définir les structures chimiques des tensioactifs favorisant l'absorption cutanée de principes actifs. Les tensioactifs anioniques comportant une chaîne aliphatique de 12 carbones augmentent sélectivement la perméation cutanée de principes actifs hydrophiles et la pénétration de principes actifs lipophiles dans les tissus cutanés. La pénétration cutanée de principes actifs est étroitement corrélée à la taille des micelles de tensioactif susceptible de s'incorporer dans les espaces intercornéocytaires du SC. Enfin, la valeur de concentration micellaire critique est une propriété physico-chimique permettant d'expliquer en partie l'effet des tensioactifs sur leur perméabilité cutanée

Dosage forms specially designed allow the topical administration of drugs or cosmetic active ingredients to obtain a local effect or a systemic action. Excipients, such as surfactants in micellar solutions, emulsions, microemulsions, nanoemulsions, nanostructures can influence the drug penetration and permeation. Understanding their effects on skin barrier is helpful in the choice of surfactant. The aim of this thesis was to study the effect of different surfactants (alkylpolyglucosides, lipoaminoacids, ethoxylated fatty alcohol and copolymers blocks) in aqueous solution on the skin barrier structure and function, using techniques like infrared Fourier transform, differential scanning calorimetry, transepidermal water loss measurement and transmission electron microscopy. The specific aim of this work focused on the ex vivo cutaneous absorption of three drugs showing different lipophilicity (caffeine, ketoprofen and progesterone) through animal skin co-treated by different surfactants. More specifically, the penetration of progesterone in the different skin layers has been studied due to its high lipophilicity limiting its permeation in the most hydrophilic layers (viable epidermis and dermis). At the outset, we showed that surfactants could provide not only an effect on lamellar organization of intercorneocyte lipids but also on the corneocytes into the stratum corneum (SC). Moreover, these different results allowed to define surfactant chemical structure increasing drug cutaneous absorption. Anionic surfactant with a C12 chain length increased significantly cutaneous permeation of hydrophilic drug and penetration of lipophilic drug into cutaneous tissue. Drug penetration is correlated with micelle size allowed its incorporation into SC intercorneocyte spaces. Finally, the value of its critical micellar concentration is a physico-chemical properties allowed to partially explain the surfactant effect on their cutaneous permeability