Nouveaux actifs cosmétiques issus d'extraits végétaux : caractérisation phytochimique, propriétés physicochimiques et activités biologiques

New cosmetic active ingredients derived from plant extracts : phytochemical characterization, physicochemical properties, and biological activities

• Auteur / Autrice : Maria Vieytez
• Direction : Xavier Fernandez, Véronique Nardello-Rataj
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 12/12/2024
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie (Nice)
• Jury : Président / Présidente : Emilie Destandau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Fernandez, Véronique Nardello-Rataj, Emilie Destandau, Pierre Chalard, Alain Muselli, Aline Robert-Hazotte
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Chalard, Alain Muselli
• DOI : 10.70675/22a43abez7d38z4d73zb482zf62bb636152e

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phytocosmétiques

Biocosmétiques

Chimie végétale

Chimie physique et théorique

Mots clés libres

Actifs cosmétiques

Produits naturels

Phytochimie

Extraction végétale

Bioinspiration

Physicochimie

Cosmetic active ingredients

Natural products

Phytochemistry

Plant extraction

Bioinspiration

Physicochimie

Résumé

La demande croissante des consommateurs pour des produits naturels incite les fabricants de produits cosmétiques à prioriser le développement de nouveaux ingrédients actifs naturels. Ce projet, réalisé en collaboration avec le Centre d'Innovation Europe de Shiseido, l'Unité de Catalyse et Chimie du Solide (UCCS), et l'Institut de Chimie de Nice (ICN), se concentre sur le développement d'ingrédients actifs cosmétiques issus de plantes françaises. Une méthodologie de sélection des plantes a été établie, prenant en compte la conformité aux cadres réglementaires internationaux, l'approvisionnement local en France, ainsi que le potentiel d'innovation de chaque plante. Parmi une liste initiale de 1 614 plantes candidates, 19 ont été retenues pour des extractions et analyses de leurs profils phytochimiques et de leurs activités biologiques in vitro. Des tests chimiques, tels que le DPPH, et des tests enzymatiques, comme l'anti lipoxygénase, ont permis d'évaluer leur potentiel cosmétique. Deux plantes se sont révélées particulièrement différenciantes et innovantes, en raison de leurs activités biologiques peu explorées et/ou des composés non identifiés responsables de ces effets. L'effet des extraits sur l'expression génétique des kératinocytes épidermiques humains normaux a confirmé le potentiel d'application cosmétique. Par ailleurs, des techniques de caractérisation physicochimique, telles que la mesure de la tension de surface et l'évaluation du pouvoir antioxydant, ont enrichi cette étude. Une partie des composés bioactifs présents dans ces deux plantes ont été détectés et identifiés en recourant à diverses techniques analytiques et spectroscopiques telles HPLC, HPTLC, GC et HRMS. Au regard de son potentiel, la plante la plus prometteuse parmi les deux a fait l'objet d'une étude phytochimique approfondie via un fractionnement bioguidé, permettant d'isoler et identifier certains des composés actifs tels que des ellagitannins, flavonoïdes et saponines. Enfin, pour établir une méthode de production fiable et à grande échelle de l'extrait racinaire de cette plante, une étude de faisabilité a été réalisée en collaboration avec Futura Gaia, utilisant un système de géoponie rotative. Les conditions de culture ont été optimisées selon des principes de bioinspiration, ce qui a conduit à un protocole garantissant un approvisionnement local et répétable en racines. Cette étude a notamment permis d'obtenir un extrait avec un rendement d'extraction deux fois supérieur, tout en maintenant la qualité de la plante, avec un profil phytochimique et des activités biologiques inchangés par rapport à un témoin cultivé horizontalement.

The trend towards natural products and the growing consumer demand for greater efficacy of skincare products have made developing new natural active ingredients a top priority for cosmetics manufacturers. This work, conducted in collaboration with Shiseido's Europe Innovation Center, the Unité de Catalyse et Chimie du Solide (UCCS) from Centrale Lille Institut, and the Institut de Chimie de Nice (ICN), focuses on the development of bioinspired active ingredients derived from French plants. A plant selection methodology was implemented taking into account compliance with international regulatory frameworks, local sourcing in France, and the innovation potential of each plant. From an initial list of 1,614 candidate plants, 19 were sourced and thoroughly studied, through extraction and analysis of their phytochemical profiles and in vitro biological activities. Chemical assays, such as DPPH, and enzymatic assays, such as anti-lipoxygenase, were used to assess the biological activities and accordingly the cosmetic potential of each extract. Two plants emerged as particularly distinctive and innovative due to their underexplored biological activities and/or unidentified compounds responsible for these effects. The impact of the extracts on the gene expression of normal human epidermal keratinocytes confirmed their cosmetic application potential. Additionally, physicochemical characterization techniques, such as surface tension measurement and antioxidant capacity assessment, enriched this study. Some of the bioactive compounds present in these two plants were detected and identified using various analytical and spectroscopic techniques, including HPLC, HPTLC, GC, and HRMS. Given its potential, the most promising plant among the two underwent an in-depth phytochemical study through guided fractionation, allowing for the isolation and identification of active compounds such as ellagitannins, flavonoids, and saponins. Finally, to establish a reliable and scalable production method for the root extract of this plant, a feasibility study was conducted in collaboration with Futura Gaia, utilizing a rotating geophonic system. The cultivation conditions were optimized based on bioinspiration principles, leading to a protocol that ensures local and repeatable sourcing of roots. This study notably resulted in an extract with an extraction yield twice as high, while maintaining the quality of the plant, with an unchanged phytochemical profile and biological activities compared to a horizontally cultivated control.