La barrière cutanée est aujourd’hui l’un des territoires d’allégations les plus travaillés en cosmétique. Hydratation, réparation, protection, tolérance : derrière chacune de ces promesses se cache une exigence de preuve scientifique que les marques ne peuvent plus esquiver. Ce guide fait le point sur les méthodes disponibles pour évaluer la fonction barrière, des tests in vitro aux études in vivo, en passant par les paramètres biométrologiques, les biomarqueurs moléculaires et les équipements de mesure de référence.
Une couche mince pour un rôle vital
La fonction barrière de l’épiderme remplit un rôle multifontionnel essentiel : protéger l’organisme des agressions extérieures et moduler la pénétration transcutanée. Le stratum corneum, couche la plus superficielle de la peau, assure des fonctions dynamiques majeures : résistance mécanique, photoprotection, défenses antimicrobiennes et antioxydantes, régulation de la température corporelle, régulation de l’hydratation, effet imperméable.
Cette barrière maintient un équilibre crucial pour la santé cutanée, et sa dégradation est directement impliquée dans les symptômes de démangeaisons, de brûlures et de picotements associés aux peaux sensibles. De nombreux facteurs peuvent l’altérer : facteurs génétiques, micro-organismes, traumatismes physiques, agents chimiques. Les conséquences sont connues : perte excessive en eau, infection microbienne, inflammation cutanée, prurit, maladies telles que le psoriasis ou la dermatite atopique.
Sur le plan structural, le stratum corneum est organisé en couches superposées selon un modèle en deux compartiments dit « briques et mortier » : une structure protéique (les cornéocytes) encastrée dans une matrice lipidique intercellulaire. Les cornéocytes sont des kératinocytes ultradifférenciés, métaboliquement inactifs et étroitement associés. Ils sont continuellement renouvelés à partir des kératinocytes indifférenciés de la couche basale qui prolifèrent et se différencient en migrant vers la surface.
Les approches d’évaluation in vitro : précision moléculaire et modèles reconstruits
Les tests in vitro permettent d’évaluer l’effet d’un ingrédient ou d’une formule sur des marqueurs spécifiques de la barrière, dans des conditions contrôlées et reproductibles. Plusieurs modèles sont disponibles : explants cutanés, épidermes reconstruits 3D (EPI-200, SkinEthic RHE), modèles pleine épaisseur, ou cultures 2D de kératinocytes en monoculture ou en coculture avec des cellules immunitaires ou neuronales.
Évaluation de l’efficacité de la barrière
L’intégrité barrière peut être mesurée par la perte en eau transépidermique (TEWL), par la résistance électrique transépithéliale (TEER), ou par le passage de molécules à travers l’épiderme via cellule de Franz (OECD 428) ou d’autres techniques de pénétration percutanée. Ces approches permettent de quantifier directement la perméabilité de la barrière dans des conditions standardisées.
Formation et renouvellement de la barrière
L’intégrité barrière implique une formation et un renouvellement corrects, corrélés à la prolifération, à la différenciation et à la desquamation des kératinocytes. De nombreux biomarqueurs permettent d’évaluer ces processus :
| Fonction | Biomarqueurs clés |
|---|---|
| Kératinocytes indifférenciés | K5, K14 |
| Stemness | K15, K19 |
| Prolifération | Ki67 |
| Différenciation | K1, K10, Loricrine, Involucrine, Filaggrine |
| Cohésion cellule-cellule et cellule-matrice | K6, K16 |
| Réticulation de l’enveloppe cornée | Transglutaminases 1, 3 et 5 |
| Synthèse de la filaggrine | Sirtuin-1 |
| Dégradation de la filaggrine | Caspase-14 |
| Desquamation | Kallikréines |
La dégradation de la filaggrine produit le Natural Moisturizer Factor (NMF), facteur clé de l’hydratation cutanée. Un pH approprié et une hydratation suffisante conditionnent le bon fonctionnement des enzymes du stratum corneum impliquées dans la cohésion cellulaire.
Jonctions serrées et cohésion intercellulaire
Les jonctions serrées assurent la cohésion entre les cornéocytes et préviennent le transfert de molécules à travers le stratum corneum. Leur intégrité est évaluée via des marqueurs tels que la Cornéodesmosine, Zonula Occludens 1 (ZO1), l’Occludine, l’E-Cadhérine, la Desmogléine-1 et la Claudine 1. La cohésion du stratum corneum fait également intervenir des protéines comme l’envoplakin et la périplakin, qui relient les kératines intracellulaires aux membranes et jonctions cellulaires.
Peptides antimicrobiens
La première ligne de défense contre les pathogènes est assurée par les peptides antimicrobiens sécrétés en surface cutanée : cathelicidine humaine LL-37, bêta-défensines 1 à 4, psoriasin (S100A7), calprotectine (S100A8/9), koebnerisin (S100A15) et RNase 7. Leur expression constitue un indicateur pertinent de l’état fonctionnel de la barrière immunitaire cutanée.
Barrière lipidique du stratum corneum
La composition et l’organisation lipidique sont déterminantes pour la fonction barrière. L’épaisseur épidermique, l’épaisseur du stratum corneum et l’organisation lipidique sont évaluées par microspectroscopie Raman, tandis que la composition lipidique est obtenue par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse haute résolution. Ces approches permettent notamment d’évaluer la synthèse, les sous-classes et l’organisation des céramides.
Les méthodes in vivo : quantifier la barrière sur le sujet
La fonction barrière peut être étudiée sur sujets humains selon différentes approches : évaluation clinique par des dermatologues, scorage par des experts ou des algorithmes d’IA, analyse sensorielle et neurosensorielle, ou évaluation instrumentale. Les études biométrologiques permettent de visualiser la structure et la surface cutanée, et de quantifier ses différents paramètres physiologiques.
Les paramètres biométrologiques et leurs équipements
| Paramètre mesuré | Équipements de référence |
|---|---|
| TEWL (méthode de référence) | Tewameter 300 et Nano (Courage+Khazaka), Aquaflux (Biox), Dermalab (Cortex), Evaporimeter, Vapometer |
| Hydratation du stratum corneum | Corneometer® (C+K), Dermalab, Epsilon (Biox), MoistureMeter SC, Skicon-200, DPM 9003 |
| Hydratation de l’épiderme | MoistureMeterEpiD |
| Hydratation du derme | MoistureMeterD |
| Microtopographie | MoistureMap® (C+K), Epsilon (Biox) |
| Visualisation de surface | Visioscan (C+K), SkinCam, SpectraCam, NomadCam (Newtone), Dermalab Video (Cortex), AEVA-HE2-M et Evasurf (Eotech), C-Cube (Pixience), Antera3D (Miravex), VideometerLab |
| Visualisation de structure | Ultrasons, MPT Flex Optical Multiphoton Tomography, Vivascope et Vivosight, Microscopie confocale laser, LC-OCT 3D, Spectromètres infrarouge |
| Teneur moléculaire en eau | Microscopie confocale LBRAM 800, Spectroscopie Raman gen2-SCA (RiverD) |
| Équilibre du microbiome | 16S-qPCR, Ms/MS PCR, analyse métabolomique |
La TEWL : mesure d’or de la perméabilité barrière
La perte insensible en eau transépidermique (TEWL) reste la méthode de référence absolue pour évaluer la perméabilité du stratum corneum. Elle mesure le flux d’eau évaporée à travers la peau en conditions non occlusives. Une augmentation de la TEWL signale une altération de la barrière. Pour que les mesures soient comparables et statistiquement valides, les conditions de standardisation sont impératives : acclimatation du sujet d’au minimum 20 à 30 minutes en salle contrôlée, température de 20°C (±1°C) et hygrométrie relative de 50% (±10%).
Choisir le bon protocole selon l’allégation
Le choix de la méthode de mesure ne précède pas l’allégation : il en découle. C’est l’une des erreurs les plus fréquentes en conception d’étude.
| Allégation cible | Protocole recommandé | Population |
|---|---|---|
| Renforce la barrière | Mesure TEWL et Corneometer avant/après sur peau saine | Peau normale à sèche |
| Répare la barrière | TEWL sur modèle d’altération (SLS ou tape stripping) + cinétique de récupération | Peau compromise |
| Convient aux peaux sensibles | TEWL + scores d’irritation + neurosensoriel | Peaux sensibles déclarées |
| Protection contre les agressions extérieures | Modèle vexation (froid/vent) + TEWL + impedancemétrie | Peau normale |
Les modèles d’altération cutanée : créer une barrière fragilisée en conditions contrôlées
Pour substantier une allégation réparatrice, l’étude doit travailler sur une barrière préalablement compromise. Trois modèles sont couramment utilisés en CRO :
Modèle SLS (Sodium Lauryl Sulfate) : application d’une solution de SLS sous chambre occlusale (24 à 48h) sur l’avant-bras. Méthode standardisée, reproductible, largement acceptée. La TEWL est mesurée avant, pendant et après application du produit test pour tracer la cinétique de récupération.
Modèle de tape stripping répété : altération mécanique par arrachages successifs des couches superficielles du stratum corneum à l’aide de bandes adhésives. Permet d’évaluer la cinétique de récupération de la barrière, et peut être couplé à une analyse des protéines extraites (marqueurs de différenciation) ou à une mesure Raman.
Modèle froid/vent (skin vexation) : exposition à des conditions environnementales agressives (froid, vent, faible hygrométrie). Utilisé pour les allégations sur peaux sensibles hivernales ou formules de protection météorologique.
Conclusion
Évaluer la fonction barrière ne se résume pas à mesurer la TEWL. C’est construire un dossier de preuve cohérent, articulé autour d’une allégation précise, d’une population cible définie, d’un modèle d’étude adapté et d’équipements de mesure validés. In vitro pour les mécanismes moléculaires, in vivo pour la démonstration clinique : les deux approches sont complémentaires et souvent nécessaires pour un dossier solide.
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