La fermentation cosmétique : ingrédients issus de la chimie verte, alternative durable aux ingrédients dérivés de la pétrochimie par Expertox

4 juin 2023

Les consommateurs sont depuis plusieurs années de plus en plus sensibles aux informations relatant de leurs produits cosmétiques : autant sur la composition du produit cosmétique que l’origine des matières premières ou encore la preuve de leur efficacité sur la peau, etc… Aujourd’hui, les consommateurs soucieux de l’environnement s’intéressent également à leur procédé de fabrication qui se doit d’être de plus en plus en accord avec l’écologie : des empreintes carbones faibles, l’utilisation de matières premières locales, renouvelables…

Dans l’optique de répondre aux besoins des consommateurs et grâce aux procédés actuels de chimie verte, les industriels sont à la recherche d’ingrédients plus “verts”, naturels et moins polluants pour l’environnement tout en conservant l’innocuité de ceux-ci.

En accord avec ses valeurs, les biotechnologies permettent de substituer les substances issues de la pétrochimie présentes dans les produits cosmétiques. C’est le cas de la fermentation cosmétique qui s’installe petit à petit au sein de l’industrie cosmétique.

Pétrochimie et effets néfastes :

La pétrochimie, qui vise à transformer les énergies fossiles, principalement le pétrole et le gaz naturel, permet la production de nombreux composés chimiques omniprésents notamment dans l’industrie de la chimie.

Ces composés peuvent ensuite servir dans de nombreux domaines comme la pharmacie, l’agriculture, la production de plastique, la cosmétique… Plusieurs problèmes surviennent alors à cause de la surutilisation de ces ressources : l’utilisation de ces énergies fossiles rejettent d’énormes quantités de dioxyde de carbone et contribue donc aux « gaz à effet de serre », ces ressources mettent plusieurs millions d’années à se produire, ce qui en font des ressources limitées, au risque que les stocks de celles-ci finissent par s’épuiser.

Zoom sur la fermentation

Au XXIe siècle, la fermentation est définie comme « l’oxydation de composés organiques sans utilisation d’oxygène, grâce à des systèmes enzymatiques caractéristiques, avec divers composés organiques comme accepteurs d’électrons, souvent sans éjections d’électrons à l’extérieur de la cellule »

Utilisée depuis des milliers d’années, la fermentation est un phénomène naturel qui se produit lors de la décomposition de la matière organique. Pendant la période du Néolithique, elle était tout d’abord maîtrisée par l’homme pour conserver ou transformer son alimentation. Aujourd’hui, elle est omniprésente dans notre quotidien, pour améliorer le goût et la digestion des aliments (soja, levure…), pour développer des teintures végétales, pour enrichir nos plantes…, mais également pour fabriquer nos produits de soins. [1]

Le processus de fermentation peut s’effectuer lorsque le milieu est faible en oxygène. Une enzyme (appelée ferment) va décomposer un ou plusieurs substrats issus d’une matière organique et donner des produits et/ou déchets de fermentation. Trois types de ferments peuvent être utilisés : les bactéries, les moisissures et les levures.

Pendant le processus de fermentation des ingrédients utilisés en cosmétique, les micro-organismes transforment la substance à fermenter en métabolites secondaires comme des acides aminés, de l’acide lactique, de l’acide hyaluronique, de céramides, des vitamines (A, B et C) ou encore des peptides qui offrent des propriétés très recherchées dans les produits cosmétiques ; hydratant, purifiant, éclaircissant… [2]

Ces micro-organismes peuvent mener à différents types de fermentation grâce à leurs capacités fermentaires spécifiques : fermentation lactique, alcoolique, acétique et propionique. [3]

En cosmétique, la fermentation alcoolique et lactique sont les plus utilisées.

La fermentation lactique

La fermentation lactique consiste en la transformation de certains sucres comme le sucre de canne, le glucose, en un métabolite secondaire, l’acide lactique, qui est un acide liquide et soluble dans l’eau. D’autres ressources renouvelables peuvent être utilisées pour la fabrication de l’acide lactique comme la cellulose, l’amidon, le blé ou encore la mélasse. Ces ressources ne contribuent que très peu au rejet de CO₂ dans l’atmosphère.

Il existe plusieurs types de fermentation lactique, la plus courante est la fermentation homolactique, ce qui signifie qu’au terme de celle-ci, seul l’acide lactique sera formé. Ici encore, la fermentation ne génère que très peu de déchets.

La fermentation alcoolique

Par fermentation d’amidon ou de sucre, il est possible d’obtenir de l’alcool dénaturé, alcool utilisé en cosmétique qui est rendu impropre à la consommation. Il s’agit alors de la fermentation alcoolique.

En cosmétique, l’alcool est principalement utilisé pour sa volatilité, il disparaît une fois appliqué sans laisser de résidu sur la peau, il sert également à améliorer la pénétration des produits cosmétiques dans l’épiderme.

La fermentation alcoolique permet d’éviter l’utilisation d’alcool produit synthétiquement, qui est beaucoup moins durable d’un point de vue impact sur l’environnement. En effet, pour produire de l’alcool de synthèse, de nombreuses matières fossiles peuvent être employées telles que le charbon, le pétrole ou encore le gaz naturel. C’est le cas de l’éthanol, souvent utilisé en cosmétique pour ses propriétés de solvant, de conservateur, d’antiseptique, antibactérien et astringent mais également pour son effet volatile, qui permet d’accélérer le séchage des produits coiffants par exemple. De manière générale, il est très utilisé dans l’industrie et est principalement produit en utilisant l’hydratation directe par catalyse acide de l’éthylène, qui est un gaz naturel. L’acide phosphorique est communément utilisé comme catalyseur.

Boost des bienfaits cosmétiques

Une meilleure absorption par la peau

Pour que les actifs présents dans les produits de soin pénètrent la peau, ils doivent se fixer sur la couche la plus superficielle de l’épiderme, la couche cornée (stratum corneum) en se dissolvant sur le film hydrolipidique de surface pour ensuite passer au travers de cette barrière et pouvoir se diffuser plus profondément.[4] Cela peut se faire de deux manières différentes (les deux étant généralement utilisées) ; soit par absorption par la couche cornée, via la voie trans-cellulaire si les molécules actives sont de petites tailles ou qu’elles sont hydrophiles (affinité avec l’eau présente dans la couche cornée) ou la voie intercellulaire pour les actifs lipophiles, plus précisément via le ciment inter lipidique qui lie les cornéosomes entre eux. [5] La deuxième voie d’absorption sont les annexes cutanées, généralement par les follicules pilo-sébacés (voie trans-folliculaire) qui permettent aux molécules de pénétrer jusqu’au derme réticulaire. [6]

Pour que ceux-ci pénètrent mieux la peau et ainsi avoir une meilleure action, les molécules présentes doivent être de petites tailles. Cela permet également de moins irriter la peau.

Tout comme la fermentation rend les aliments plus digestes pour l’organisme, les actifs présents dans les produits cosmétiques vont mieux pénétrer et seront absorbés plus facilement et rapidement par l’épiderme. En effet, lors de la fermentation, les micro-organismes responsables vont dégrader les molécules et ainsi les rendre plus petites. [7]

Des actifs plus concentrés qui aident à protéger la peau

La fermentation permet de démultiplier le nombre de substances actives dans un ingrédient, lui donnant ainsi plus de vertus et plus d’efficacité sur la peau qu’un ingrédient non-fermenté par exemple, l’extrait de gingembre rouge fermenté contient plus de molécules anti oxydantes. [8] Lors du processus, l’acide lactique peut être formé, issu de la fermentation lactique présentée ci dessus. [9] Cet acide, très convoité en cosmétique, permet de lutter contre les signes du vieillissement cutané et stimule le renouvellement cellulaire en éliminant les cellules desquamantes. Il va acidifier le substrat et ainsi s’adapter au pH de la peau qui est d’environ 5,5.

L’application de produits cosmétiques avec un pH égal ou légèrement inférieur est primordiale pour protéger le microbiote cutané. [10] La phase de fermentation offre de manière générale un environnement plus acide qui va empêcher le développement des bactéries nuisibles et conférer au produit final une meilleure stabilité.

De plus, lors de la fermentation, les substances irritantes sont neutralisées rendant ainsi l’actif produit tolérable sur toutes les peaux, même les plus sensibles.

Conclusion

La chimie verte se répand de plus en plus dans l’industrie cosmétique, répondant ainsi aux envies et besoins des consommateurs. [11] Ainsi, la fermentation offre un cadre de fabrication d’actifs cosmétiques, plus éthique et durable : l’utilisation de matières premières renouvelables et naturelles permettant d’éviter les techniques issues de la pétrochimie et l’exploitation d’énergie fossiles [12] Ce procédé présente également l’avantage d’être économique et de ne générer que très peu de déchets.

De plus, les actifs issus de la fermentation cosmétique, en plus de ne pas présenter davantage de dangers que les ingrédients issus de la pétrochimie pour les consommateurs, ont une meilleure concentration, deviennent plus efficaces, pénètrent plus facilement la peau et aident à protéger celle-ci des micro-organismes potentiellement pathogènes.

Dans ce contexte, EXPERTOX permet d’accompagner les metteurs sur le marché dans le choix du sourcing, dans l’aide à la formulation de formules “green”, ainsi que dans les évaluations écotoxicologiques et toxicologiques tant sur leurs matières premières, produits finis, que emballages biosourcés ou recyclés.

Bibliographie

Bories et coll. Glycerol fermentation with Propionibacteria and optimisation of the production of propionic acid, 2004 Sciences des Aliments p121-135
S. sivamaruthi et coll. Cosmeceutical importance of fermented plant extracts: a short review B. innovation Center for Holistic Health, Nutraceuticals, and Cosmeceuticals, Faculty of Pharmacy, Chiang Mai University, 2018
P Boyaval, C Corre, Production of propionic acid, 2006 – Economics.
Blissom. Can skin absorb that? everything you want to know about skin absorption of chemicals from cosmetics
E. FILAIRE et al.; Biotechnologie au service de la cosmétique chapitre 7, août 2020.
Elodie Jean-Marie. Impact des procédés de fermentation sur les propriétés antioxydantes et immunomodulatrices des cacaos Guiana et Forastero de Guyane française. Sciences et techniques de l’agriculture, Université de Guyane, 2020.
Hagop Demirdjian; Introduction à la chimie verte-CultureSciences -Chimie 2005
Lucile BURILLARD et coll., Les fermentations alimentaires, 2015-2016.
Izawa N., Sone T. (2014) Cosmetic Ingredients Fermented by Lactic Acid Bacteria. In: Anazawa H., Shimizu S. (eds) Microbial Production. Springer, Tokyo
Stacy Hawkins, Role of pH in skin cleansing – International Journal of Cosmetic Science 2021
Règlement (CE) n° 1223/2009 du Parlement européen et du Conseil du 30 novembre 2009 relatif aux produits cosmétiques
Vert M., Polymères de fermentation, Liact. Chim., nov.-déc. 2002, p. 79