Prévention des problèmes d’hyperpigmentation cutanée induits par les rayonnements ultraviolets et régulation par l’application d’huiles essentielles de plantes d’origine libanaise

Prevention of UV-induced skin hyperpigmentation disorders and regulation by the application of essential oils of Lebanese plants

• Auteur / Autrice : Rindala El khoury
• Direction : Ali Tfayli, Roger Lteif
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 13/06/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE) en cotutelle avec Université Saint-Joseph (Beyrouth)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lipides : systèmes analytiques et biologiques (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Marie Abboud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ali Tfayli, Roger Lteif, Marie Abboud, Fadia Najjar, Marie-Alexandrine Bolzinger, Toufic Rizk, Rime Michael-Jubeli, Emilie Munnier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fadia Najjar, Marie-Alexandrine Bolzinger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tyrosinase

Mélanocytes

Origanum

Filtres solaires (cosmétologie)

Pigmentation de la peau

Mots clés libres

Hyperpigmentation

Photo-Protection

Facteur de Protection Solaire

Huile essentielle

Mélanocyte

Anti-Tyrosinase

Hyperpigmentation

Photo protection

Sun Protection Factor

Essential Oil

Melanocyte

Anti tyrosinase

Résumé

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.