Soutenance de thèse de CASSAYRE Margot


Titre de thèse

Sélection d'actifs naturels régulant la mélanogenèse et évaluation de la pénétration cutanée, par une approche comparative des techniques d'électroporation et de formulations optimisées de nano-objets.

Selection of natural active ingredients regulating melanogenesis and assessment of skin penetration, using a comparative approach to electroporation techniques and optimised nano-object formulations.

Date

4 July 2024 à 14h00

Adresse

27 boulevard Jean Moulin Bâtiment pharmacie 13005 - Marseille, Salle de thèse

Ecole doctorale

Sciences de la Vie et de la Santé

Specialité

Biologie-Santé - Spécialité Biotechnologie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots clés

mélanogenèse,électroporation,nanoformulation,plan d'expérience,pénétration cutanée,

Keywords

melanogenesis,electroporation,nanoformulation,Design of experiment,skin delivery,

Jury

Jury de thèse
Qualité Nom Etablissement
Professeur des universités M. PICCERELLE Philippe Aix - Marseille Université (AMU)
Maître de conférences Mme HAMDI-DEGOBERT Ghania Université Claude Bernard Lyon 1
Professeur des universités M. LEGRAND Philippe Université de montpellier 1
Professeur des universités M. BERGE-LEFRANC David Aix - Marseille Université (AMU)

Résumé de la thèse

La demande croissante des consommateurs en matière de dépigmentation, spécifiquement pour atténuer les taches pigmentaires induites par l'exposition solaire, est un phénomène notable. Les produits cosmétiques traditionnels se révèlent peu efficaces en raison de la localisation en profondeur des cellules responsables de l'hyperpigmentation au sein de l'épiderme. Ainsi, l'objectif de cette étude consiste à optimiser la pénétration cutanée d'agents agissant sur la mélanogenèse de manière non invasive.
Dans un premier temps, il s'est avéré nécessaire d'évaluer l'efficacité de molécules naturelles sur l'inhibition de la mélanogenèse (par l'intermédiaire de la tyrosinase et de l'expression génique), ainsi que leurs propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires. Suite aux essais in vitro, une molécule a été sélectionnée : le sésamol. Ce composé antioxydant démontre une forte capacité à inhiber la tyrosinase humaine (IC50 = 625 µM), surpassant de deux fois celle de l'acide kojique, molécule de référence dans le domaine de la dépigmentation en cosmétique. En outre, cette molécule présente une activité anti-inflammatoire marquée (IC50 = 20,66 ± 3,29 µg/ml), ce qui la rend pertinente pour la dépigmentation, comparativement à l'acide kojique.
Par la suite, une comparaison de la pénétration cutanée du sésamol a été entreprise à l'aide de cellules de Franz et d'échantillons de peau humaine obtenus post-chirurgie. Trois modalités expérimentales ont été employées. La première impliquait l'utilisation d'un gel aqueux contenant du sésamol et servait de référence. La seconde combinait ce gel aqueux avec l'électroporation, une technique qui augmente la pénétration cutanée des substances actives en induisant de brèves impulsions électriques de haute intensité au moyen d'une électrode placée sur la peau, créant ainsi de nouveaux pores. Enfin, le troisième type de formulation, nommé nanoparticule lipidique solide (SLN), fut élaboré à partir d'un plan d'expérience multiplicatif combinant un plan de mélange avec des variables quantitatives. Les SLN encapsulent les actifs au sein d'une matrice lipidique solide dont la taille est de l'ordre de la centaine de nanomètres, favorisant ainsi leur passage à travers les pores préexistants de la peau. Les résultats de ces investigations indiquent que l'application de l'électroporation a entraîné une augmentation d'environ 40 % de la pénétration cutanée comparativement au gel seul, sans toutefois engendrer une élévation significative de la quantité de sésamol dans le compartiment receveur, ce qui est prometteur pour une utilisation en cosmétique. À l'inverse, l'application des SLN sur la peau a conduit à une diminution de la quantité de sésamol absorbée par la peau ainsi que dans le compartiment receveur. Ce phénomène pourrait être attribué à la taille relativement élevée des SLN (environ 200 nm), qui empêche le passage au niveau des follicules pileux. Cependant, ces constatations pourraient s'avérer avantageuses dans le contexte des produits solaires, pour lesquelles les filtres encapsulés doivent demeurer à la surface de la peau tout en pénétrant le moins possible en profondeur.
En somme, cette étude scientifique met en évidence le potentiel du sésamol en tant qu'agent inhibiteur de la mélanogenèse, soutenant ainsi les efforts visant à atténuer l'hyperpigmentation cutanée. Les avancées dans l'optimisation de la pénétration cutanée, notamment par le biais de l'électroporation, ouvrent des perspectives prometteuses pour le développement de formulations cosmétiques plus efficaces et ciblées.


Thesis resume

The increasing consumer demand for depigmentation, specifically to reduce pigment spots induced by sun exposure, is a notable phenomenon. Traditional cosmetic products have proven to be ineffective due to the deep localization of cells responsible for hyperpigmentation within the epidermis. Therefore, the aim of this study is to optimize the skin penetration of agents that act on melanogenesis in a non-invasive manner.
First, it was necessary to assess the effectiveness of natural molecules in inhibiting melanogenesis (through tyrosinase and gene expression) as well as their antioxidant and anti-inflammatory properties. Following in vitro tests, a molecule was selected: sesamol. This antioxidant compound demonstrates a strong ability to inhibit human tyrosinase (IC50 = 625 µM), surpassing that of kojic acid, a reference molecule in the cosmetic depigmentation field, by two times. Additionally, this molecule exhibits marked anti-inflammatory activity (IC50 = 20.66 ± 3.29 µg/ml), making it relevant for depigmentation compared to kojic acid.
Subsequently, a comparison of the skin penetration of sesamol was conducted using Franz cells and human skin samples obtained post-surgery. Three experimental modalities were employed. The first involved the use of an aqueous gel containing sesamol and served as the reference. The second combined this aqueous gel with electroporation, a technique that enhances the skin penetration of active substances by inducing brief, high-intensity electrical pulses through an electrode placed on the skin, creating new pores. Finally, the third type of formulation, called solid lipid nanoparticles (SLN), was developed using a multiplicative experimental design combining a mixture design with quantitative variables. SLNs encapsulate the actives within a solid lipid matrix with a size in the range of hundreds of nanometers, facilitating their passage through preexisting skin pores. The results of these investigations indicate that electroporation resulted in an approximately 40% increase in skin penetration compared to the gel alone, without a significant elevation in the amount of sesamol in the receiving compartment, which is promising for cosmetic use. In contrast, the application of SLNs to the skin led to a decrease in the amount of sesamol absorbed by the skin and in the receiving compartment. This phenomenon could be attributed to the relatively large size of the SLNs (approximately 200 nm), which prevents passage through the hair follicles. However, these findings could prove advantageous in the context of sunscreens, where encapsulated filters must remain on the skin's surface while penetrating as little as possible into deeper layers.
In summary, this scientific study highlights the potential of sesamol as an inhibitor of melanogenesis, thus supporting efforts to reduce skin hyperpigmentation. Advances in optimizing skin penetration, especially through electroporation, offer promising prospects for the development of more effective and targeted cosmetic formulations.