Excipients

Définition
Le terme « excipient » vient du latin excipere qui signifie recevoir.
L’excipient est donc chargé de recevoir la substance active, de la
véhiculer et de la maintenir en bon état. Pour ce faire, il doit
présenter une certaine inertie, être neutre.
Cette conception de l’excipient est avant tout pharmaceutique et ne
s’applique pas dans tous les cas, et plus particulièrement dans celui
de la cosmétique. En conséquence, la définition de l’excipient peut
être contestée. Qu’entend-t-on d’ailleurs par là ? Une matière
première ? Un ensemble de matières premières ? Une forme
galénique ou cosmétique dénuée de substances actives et prête à en
recevoir ?
Le terme est bien souvent imprécis et s’applique indifféremment à
une seule ou à plusieurs matières premières autres que des principes
actifs dans la formulation considérée. C’est pourquoi on peut parler
de « l’excipient » ou « des excipients ».
L’inertie tant revendiquée est elle-même contestable. C’est
généralement et effectivement une inertie chimique vis-à-vis de la
substance active et des autres ingrédients de la formule, mais ce
n’est en aucun cas une inertie totale ou même partielle vis-à-vis de
la surface cutanée et des couches plus profondes de la peau. En effet,
certaines émulsions ne contenant que des matières premières
considérées comme des excipients sont parfaitement « actives » visà-
vis de la peau pour laquelle elles sont hydratantes,
assouplissantes, apaisantes [6]. Par ailleurs, la réunion de ces matières
premières, totalement compatibles entre elles et inertes
chimiquement, a une importance capitale dans le devenir de la
substance active lorsqu’elle est présente. La capacité de fixation
superficielle ou de pénétration plus ou moins avancée en sera
systématiquement conditionnée par le véhicule dans lequel elle se
trouve.

Le terme d’excipient n’est donc pas aussi bien défini qu’il y paraît et
la notion d’inertie semble devoir être abandonnée, même dans le
domaine pharmaceutique, puisque l’on sait que la biodisponibilité
du principe actif est subordonnée à la nature de l’excipient.
Les excipients utilisés en cosmétique sont extrêmement nombreux.
Il existe quelque 8 000 matières premières proposées au choix du
formulateur, dont les deux tiers sont des excipients. Elles sont
répertoriées dans le dictionnaire européen [4] récemment développé
dans le cadre de la Directive cosmétique européenne. Elles se
trouvent également dans le dictionnaire américain INCI
(International cosmetic ingredients dictionary) [7], d’où la très grande
variété des formulations cosmétiques qui s’oppose au classicisme
des formulations pharmaceutiques généralement bridées par les
restrictions de la pharmacopée.
Classification
Si l’on envisage de distinguer excipients simples (matières premières
isolées) et excipients composés, il est classique de séparer les
excipients simples en trois grands groupes : les excipients lipophiles
ou liposolubles, les excipients hydrophiles ou hydrosolubles,
auxquels il faut ajouter les produits minéraux sous forme de poudre.
Les amphiphiles (cf chapitre Tensioactifs) ne sont pas traités ici, de
même que les principaux additifs (conservateurs, antioxydants,
colorants, nacrants) qui, n’étant pas des substances actives,
pourraient être classés dans les excipients.
EXCIPIENTS SIMPLES LIPOPHILES OU « GRAS »
Ils entrent dans la composition de tous les produits anhydres et dans
la phase huileuse des émulsions auxquelles ils confèrent leurs
principales propriétés d’étalement et de véhicules de principes
spécifiques.
¦ Hydrocarbures [10]
Ce sont des matières premières qui ont été et sont encore très
utilisées en cosmétique pour leur inertie chimique, leur facilité
d’émulsification, leur bas prix de revient. Elles se présentent de plus
sous des consistances diverses, depuis la plus liquide (huile) jusqu’à
la plus consistante (paraffine), en passant par l’état pâteux (vaseline).
Ces diverses formes ont une structure chimique et des propriétés
communes. Ce sont des chaînes hydrocarbonées, le plus souvent
saturées, linéaires ou ramifiées, dont la longueur conditionne la
consistance, les paraffines présentant le nombre de carbones le plus
imposant. Les propriétés occlusives des hydrocarbures sont bien
connues, de même que leur capacité à demeurer à la surface de la
peau.
Ils sont donc à la base de laits démaquillants, de laits de toilette
pour bébés, mais aussi d’émulsions hydratantes et protectrices de
type huile-eau (H/E) ou eau-huile (E/H).
Étant issus de la distillation du pétrole, ils ne doivent pas contenir
de résidus d’hydrocarbures polycycliques (benzopyrène) ou
d’amines cycliques, ni de résidus de purification sulfatés ou
sulfonés. Leur viscosité ou leur consistance doit être parfaitement
contrôlée, de même que leur couleur. En règle générale, les
hydrocarbures utilisés en cosmétique sont de qualité
pharmaceutique et répondent aux normes de la pharmacopée
européenne [18]. Étant saturés, ils ne sont pas sensibles aux
phénomènes d’oxydation.
Depuis quelques années, les paraffines liquides, ou huiles de paraffine,
ou huiles de vaseline, ou huiles minérales, sont considérées comme
étant de tolérance douteuse. Elles sont donc remplacées par leurs
homologues ramifiés, les isoparaffines (Isopart), dont l’origine et le
raffinage sont pourtant identiques à ceux des paraffines liquides, ou
par des isohexadécanes ou des didécènes/polydécènes. Ce sont
effectivement des substituts, mais bien souvent, les substances dites
substituts d’huiles minérales n’en sont pas. Ce peut être des
triglycérides synthétiques, des huiles végétales pures ou modifiées
qui n’ont aucune des propriétés des huiles minérales, ou encore des
esters gras synthétiques dont certains sont effectivement employés
en remplacement des huiles minérales pour en éliminer le caractère
trop gras.
Les produits dits oil free ne sont pas des formulations totalement
dépourvues d’huiles, mais des produits conçus sans huiles minérales
classiques.
Les vaselines sont des substances peu employées dans les
formulations cosmétiques européennes. Parce que très occlusives,
elles sont antidéshydratantes, mais collantes, grasses et luisantes.
Parmi ces hydrocarbures, quelques-uns ont des utilisations
particulières.
– La paraffine microcristalline est une cire très dure dont le point de
fusion est voisin de 80 °C et qui est introduite dans les rouges à
lèvres pour sa dureté et son brillant.
– L’ozokérite et la cérésine sont des hydrocarbures fossiles employés
comme cires (point de fusion voisin de 70 °C) pour régler la
consistance des rouges à lèvres et des émulsions E/H.
– Le squalane ou cosbiol, ou perhydrosqualène, n’est pas vraiment
un excipient. Il s’agit d’un hydrocarbure en C30 obtenu par
hydrogénation du squalène fortement insaturé (6¢), un des
constituants du sébum et des huiles de poisson. Il est donc ajouté en
tant qu’actif à certaines formulations pour aider à la reconstitution
du film hydrolipidique cutané. La concentration utile en est très
basse : environ 2 %.
La nomenclature INCI [ 7 ] donne à ces hydrocarbures les
dénominations de petrolatum ou white petrolatum (vaseline),
paraffinum liquidum (huile minérale) et paraffin.
¦ Triglycérides [9]
Ils peuvent être d’origine naturelle, végétale ou animale, ou
d’origine synthétique. Ce sont des triesters de glycérol. Les premiers
résultent de la condensation de trois chaînes d’acide gras plus ou
moins insaturés avec une molécule de glycérol. Ils sont donc
extrêmement sensibles à l’oxydation. Les seconds, au contraire, sont
synthétisés à partir d’acide gras saturés et sont beaucoup plus
stables (Miglyol 812t).
Les acides gras des huiles végétales possèdent un nombre pair
d’atomes de carbone, alors qu’une partie des acides gras des huiles
animales ont un nombre impair d’atomes de carbone, ce qui permet
d’identifier la provenance de ces huiles ou de ces graisses à
l’analyse.
Les acides gras concernés sont principalement :
– l’acide oléique en C18 : 1 (une double liaison) dans toutes les
huiles végétales ;
– l’acide linoléique en C18 : 2 (deux doubles liaisons) dans certaines
huiles végétales (tournesol, sésame, pépin de raisin, soja, argan) ;
– l’acide ç-linolénique en C18 : 3 (n-6) (trois doubles liaisons) dans
quelques huiles végétales (bourrache, onagre ou primrose oil, pépin
de cassis, kukui, pastel, rosa moscata ou rose hips.
Ces deux derniers constituent les acides gras essentiels (AGE) ou
acides gras polyinsaturés (AGPI).
On trouve des acides gras saturés surtout dans les beurres végétaux
et les graisses animales, ou les triglycérides synthétiques :
– l’acide caprylique en C8 et l’acide caprique en C10 (Miglyolt) ;
– l’acide laurique en C12 (huile de palme et de palmiste) ;
– l’acide myristique en C14 (huile de coco) ;
– l’acide palmitique en C16 (suifs, axonge) ;
– l’acide stéarique en C18 (suifs, axonge) ;
– l’acide arachidique en C20 (huiles de poisson).
Des acides gras tout à fait particuliers ne se rencontrent que dans
quelques rares huiles :
– l’acide palmitoléique en C16 : 1 (macadamia, avocat) ;
– l’acide ricinoléique en C18 : 1 (OH) (huile de ricin) ;
– l’acide á-linolénique en C18 : 3 (n-3) (kiwi, bourrache) ;
– l’acide undécylénique en C11 : 1 (huile de ricin).
Tous ces acides gras sont généralement combinés au glycérol, mais
les esters s’hydrolysent dans certaines conditions de conservation
(chaleur, humidité) et libèrent leurs acides gras, d’où l’acidité de
certaines huiles, critère de mauvaise qualité.
Huiles végétales
Elles sont de plus en plus employées en cosmétique, en
remplacement des huiles minérales, malgré les contraintes
technologiques qu’elles présentent (difficulté d’émulsification
nécessitant l’emploi d’émulsifiants spéciaux, difficulté de
conservation nécessitant la présence d’antioxydants), et ceci pour
plusieurs raisons. Bien que, pour la plupart très apolaires, elles sont
peu occlusives et ont une affinité particulière pour les lipides
intercellulaires du stratum corneum. Elles participent, lorsqu’elles
sont riches en AGPI, à la protection et à la restructuration de ces
lipides ; de plus, elles véhiculent une image de naturel. Certains de
ces corps gras sont, en outre, riches en insaponifiables (mélanges de
phytostérols et de vitamines liposolubles A et E), qui sont en fait des
« actifs » (huiles d’avocat, de soja, de maïs, de germes de céréales,
beurre de karité).
Parmi les plus utilisées, on cite :
– dans la série oléique : les huiles d’olive, d’amande, de noisette, de
noyaux (huile dite « d’abricots ») ; l’huile d’arachide, très peu
coûteuse, risque d’être délaissée par suite des risques de réactions
d’hypersensibilité qui se manifestent à la suite de prises orales ;
– dans la série linoléique : les huiles de tournesol, de pépin de
raisin, d’argan (l’huile de sésame présente le même inconvénient que
l’huile d’arachide) ;
– dans la série linolénique : les huiles de bourrache et d’onagre, qui
sont d’ailleurs des « actifs ».
L’huile de ricin est tout à fait particulière. Constituée en majeure
partie d’un acide gras hydroxylé, elle est le plus polaire des
triglycérides naturels. En conséquence, elle est miscible à l’éthanol.
Sa viscosité élevée et sa nature chimique la font utiliser comme
siccatif et agent de brillance dans les rouges à lèvres, et comme base
de nombreux produits de synthèse dont beaucoup d’émulsionnants
ou solubilisants.
Huiles animales
Elles sont peu nombreuses. On cite principalement les huiles de
poisson, utilisées pour leur richesse en AGPI (huiles de ménhaden,
de squales) et l’huile de vison, riche en acide palmitoléique, mais
dont la vogue semble s’affaiblir à l’instar de toutes les substances
d’origine animale.
Beurres
Matières premières pâteuses à bas point de fusion, ce sont aussi des
triglycérides mais dont les acides gras insaturés sont mélangés à des
acides gras saturés. En effet, la présence de ces derniers est seule
responsable du caractère plus ou moins solide des beurres. On
utilise en cosmétique surtout le beurre de karité, dans de très
nombreuses émulsions, et le beurre de coprah (ou huile de coco)
dans les savons et les crèmes à raser. Il est aussi à la base du monoï
(huile de coco + essence de fleurs de tiaré). L’huile de palme, liquide
seulement au-dessus de 26 °C, pourrait, comme l’huile de coco, être
considérée comme un beurre. Sa richesse en â-carotène et en
á-tocophérol la fait de plus en plus apprécier. Le beurre de cacao,
réservé actuellement à l’utilisation alimentaire, est encore peu
employé, bien que tout à fait utilisable. Son point de fusion plus
élevé (36 °C), parfaitement adapté à la température du corps, l’a fait
utiliser pendant longtemps pour la fabrication des suppositoires.
Triglycérides hydrogénés
Ce sont déjà des matières premières synthétiques, bien que
provenant des huiles végétales naturelles. L’hydrogénation sature
les doubles liaisons et transforme totalement la substance d’origine,
aussi bien physiquement que chimiquement. Les matières premières
obtenues sont solides, à point de fusion relativement élevé (60-
70 °C). Elles servent de facteurs de consistance. L’huile de ricin
hydrogénée est la plus courante.
Triglycérides synthétiques
Ils ont pour principale qualité d’être reproductibles et stables, tout
en ayant la même structure chimique que les triglycérides d’origine
naturelle, permettant ainsi une étude plus aisée des phénomènes
d’émulsification. Leur viscosité est constante et leur toucher est
moins gras que celui des huiles naturelles classiques (Miglyolst).
¦ Autres glycérides
Ce sont des composés obtenus par synthèse, bien que les matières
premières d’origine puissent être naturelles. On trouve :
– des diglycérides de nature lipophile, bien que faiblement
amphiphiles ; ils peuvent constituer des facteurs de consistance en
augmentant l’affinité de la phase grasse des émulsions pour le film
hydrolipidique et les lipides intercellulaires (distéarate ou
dipalmitate de glycérol) ;
– des monoglycérides, plus polaires, généralement associés aux
précédents (monostéarate ou monopalmitate de glycérol) ; le monooléate
de glycérol est capable de fournir des phases mésomorphes
de type cristal liquide lorsqu’il est mélangé à l’eau ; c’est un produit
sensible à l’oxydation qui doit être protégé par divers mélanges
antioxydants (á-tocophérol 200 ppm, palmitate d’ascorbyle 100 ppm,
acide citrique 80 ppm)(1) ;
– des glycérides glycosylés obtenus par transestérification de
triglycérides naturels (huiles d’olive, d’arachide, de tournesol) en
présence de glycérol et de polyéthylène glycol (PEG) ; ce sont des
produits plus ou moins amphiphiles (cf chapitre Tensioactifs),
hydrodispersibles, ayant une bonne affinité pour les lipides cutanés
et pouvant favoriser la pénétration de certains actifs (Labrafilst)(2)
[1, 12] ;
– des esters de polyglycérol qui sont des tensioactifs.
¦ Alcools gras
Ils dérivent des glycérides et sont utilisés comme épaississants de la
phase grasse des émulsions et comme facteurs de consistance dans
les produits anhydres. Bien que faiblement émulsionnants, ils ne
peuvent en aucun cas assurer une émulsification stable. Il faut leur
adjoindre un émulsionnant vrai anionique ou non ionique.
Trois seulement sont utilisés couramment :
– l’alcool cétylique ou alcool palmitique en C16, appelé
aussi hexadécanol ou cire de lanette(3) [16] ;
– l’alcool stéarylique en C18, un peu moins polaire ;
– l’alcool cétostéarylique qui est un mélange des deux précédents.
¦ Acides gras
Comme nous l’avons vu, les acides gras sont surtout présents sous
forme estérifiée. Quelques-uns sont cependant utilisés sous forme
libre.
Il s’agit surtout de :
– l’acide stéarique en C18 que l’on rencontre assez souvent sous la
dénomination de stéarine ; cette dénomination peut d’ailleurs être
également appliquée à un mélange à parties égales d’acide stéarique
et d’acide palmitique, ce qui semble plus logique étant donné la
provenance de la stéarine ; elle est obtenue après hydrolyse du suif
(triglycéride à base d’acides palmitique et stéarique) et débarrassée
du glycérol par « triple pression », d’où son nom de stéarine triple
pression ; l’acide stéarique joue le rôle de facteur de consistance en
apportant une faible acidité, mais son emploi le plus important est
lié à la formation in situ d’un émulsionnant anionique en présence
de triéthanolamine ; il est aussi présent dans les formulations de
sticks déodorants, sous forme de savon de sodium ;
– l’acide oléique, peu employé compte tenu de sa sensibilité à
l’oxydation et de son pouvoir comédogène ; il est pourtant incorporé
depuis peu dans des émulsions pour peaux « matures » au titre de
stimulant cellulaire.
¦ Cires
Très importantes dans les formulations de sticks anhydres ou les
émulsions E/H, elles permettent de régler le degré de consistance
pâteuse ou la dureté. Elles sont choisies en fonction de leur point de
fusion.
En plus des hydrocarbures déjà cités, on emploie des cires d’origines
animale et végétale qui sont des esters gras résultant de la
condensation d’acides et d’alcools gras à longue chaîne (supérieure
à C20). Toutes ne sont solubles que dans les solvants organiques et
ne sont théoriquement pas sensibles à l’oxydation.
La plus connue est la cire d’abeilles purifiée, ou cire blanche, dont le
point de fusion est de 66 °C. Elle est à la base des cérats
pharmaceutiques et des cold creams [5]. Elle est encore introduite en
proportion importante (6 à 8 %) dans les formulations de rouges à
lèvres pour faciliter le démoulage du raisin par retrait au
refroidissement et donner du brillant. Le siliconage des moules, de
plus en plus fréquent, permet de la remplacer par d’autres
excipients.
La cire jaune brute est toujours utilisée, en association avec la
colophane, dans les cires à épiler.
Le blanc de baleine ou spermaceti, extrait de la tête du cachalot, a été
très utilisé en pharmacie dans les cérats et les cold creams auxquels il
fournissait une onctuosité inégalée. Ayant un point de fusion
relativement bas (40 °C) et ne fournissant pas de brillant, il se
(1) EASTMAN.www.eastman.com
(2) GATTEFOSSE.www.gattefosse.fr
(3) HENKEL.www.henkel.com
comporte plus comme un simple ester gras que comme une cire.
Étant constitué presque exclusivement de palmitate de cétyle, il est
remplacé systématiquement par ce substitut synthétique.
La lanoline, ou cire de laine, ou adeps lanae, résulte de l’excrétion
des glandes sébacées du mouton. C’est un mélange complexe de
plusieurs centaines de molécules différentes dont les principales sont
des esters d’acides et d’alcools gras supérieurs. Elle contient en outre
des stérols qui lui confèrent un certain pouvoir émulsionnant. Elle a
été pendant longtemps un excipient incontournable en pharmacie,
permettant d’incorporer à des mélanges, à l’origine totalement
lipophiles, de petites quantités d’eau. En effet, elle est capable
d’absorber au moins deux fois son poids d’eau et, dans certaines
conditions de préparation, bien davantage.
La cire de candellila recouvre la cuticule de feuilles d’arbres exotiques
(euphorbiacées mexicaines). Elle est recueillie par solvant. Son point
de fusion avoisine 70 °C. Elle n’est présente que dans les bases pour
rouges à lèvres ou dans les bases autoémulsionnables prêtes à
l’emploi pour émulsions E/H.
La cire de carnauba a une origine identique (palmier du Brésil). C’est
la plus dure des cires employées en cosmétique. Son point de fusion
est d’environ 90 °C. Elle a les mêmes emplois que la cire de
candellila.
L’huile de jojoba provient d’un arbuste cultivé en Arizona. Elle est
difficile à classer. Par ses caractéristiques chimiques, elle répond à la
définition des cires. Elle est en effet composée d’esters gras issus
d’acides et d’alcools gras à longue chaîne (C22), mais ses composés
sont insaturés, ce qui lui confère son caractère liquide. Cette fluidité
à l’état brut lui interdit de revendiquer la qualité de cire selon la
définition de la répression des fraudes. L’huile de jojoba se rencontre
dans de très nombreuses formulations auxquelles elle apporte
onctuosité et émollience.
Toutes ces cires sont occlusives. Elles demeurent à la surface cutanée
et jouent un rôle d’antidéshydratant.
¦ Esters gras liquides(4)
Ils font partie de la presque totalité des formulations cosmétiques.
Ils résultent de la condensation d’un acide gras à chaîne
hydrocarbonée plus ou moins longue, avec un alcool à chaîne le
plus souvent courte, mais également l’inverse. La longueur des deux
chaînes grasses étant variable, on obtient une large gamme de
produits différents les uns des autres par leurs propriétés
cosmétiques, mais également par leurs propriétés physicochimiques.
Le nombre de combinaisons possibles dépasse 200 et on leur attribue
des qualités d’émollients filmogènes, substitutifs des huiles
minérales, au toucher non gras et non collant.
On distingue :
– les esters d’acides gras longs et d’alcools courts : myristate,
palmitate ou lanolate d’isopropyle, isostéarate de décyle, stéarate de
butyle, dipélargonate de propylène glycol, oléate de décyle…(Cetiol
Vt) [14];
– les esters d’acides gras courts et d’alcools gras longs :
néopentanoate d’isostéaryle, octanoate de cétylstéaryle, benzoates
d’alcools C13-C15 ;
– les esters d’acides et d’alcools gras longs : isostéarate d’isostéaryle.
L’émollience (effet lubrifiant, assouplissant et hydratant) est mise en
évidence par évaluation des caractéristiques physicochimiques de
ces esters : mesure de la viscosité, de la polarité, de la tension
interfaciale ester-eau, de la surface d’étalement.
L’effet hydratant est mis en évidence, après application cutanée, par
évaluation de la rugosité de la peau, de l’occlusivité, de la
conductance.
L’évaluation sensorielle est particulièrement applicable à ce type de
composés [8].
Il n’est pas rare de constater la présence de quatre ou cinq, ou même
davantage de ces esters, chacun en quantité minime, dans la phase
grasse des émulsions. Ils sont introduits successivement au cours de
la mise au point de formulation pour obtenir une qualité particulière
d’étalement ou de sensation cutanée. En revanche, leur
concentration est beaucoup plus conséquente dans les bases de
rouges à lèvres par exemple où ils servent à empâter les pigments,
dans les déodorants, dans les huiles de bain, dans les huiles de
massage, les huiles solaires.
¦ Silicones ou polysiloxanes(5, 6)
Ce sont des composés organiques du silicium composé d’un motif
siloxane répété n fois. Ces chaînes polymériques peuvent être
linéaires ou plus ou moins ramifiées.
Les caractères des silicones varient en fonction de leur degré de
polymérisation et des radicaux substituants. Les plus utilisés sont
les huiles silicones.
On distingue :
– les diméthylpolysiloxanes ou diméthicones, présentant les
caractéristiques les plus typiques des silicones : hydrophobie, inertie
chimique, stabilité à la température ;
– les phényldiméthylpolysiloxanes ou phényldiméthicones.
Ces deux types de silicones sont inclus préférentiellement dans les
émulsions de toutes sortes dont ils facilitent l’étalement et
auxquelles ils donnent des propriétés de résistance à l’eau en
fonction de la concentration à laquelle ils sont utilisés ;
– les silicones volatils ou cyclométhicones, silicones cycliques à quatre
ou cinq atomes de silicium, volatils partiellement à partir de 50 °C ;
ils font partie de la formulation de très nombreux produits de
maquillage auxquels ils confèrent une certaine résistance à l’eau, et
de celle des huiles dites « sèches » ;
– les aminopolysiloxanes, ou silicones aminés, ou amodiméthicones : la
présence d’un radical aminé plus ou moins ionisé leur confère une
excellente substantivité sur la fibre de kératine ; ils sont donc
employés dans les shampooings comme conditionneurs.
D’autres types de silicones sont également présents en cosmétique,
mais d’utilisation moins fréquente. Ce sont les gommes et résines
silicones qui résultent de la solubilisation de diméthicones à longue
chaîne dans des cyclométhicones. Ils sont présents dans des
masques, des produits de maquillage, des « cires à épiler ».
¦ Huiles fluorées
Ce sont principalement des perfluoropolyéthers (PFPE).
Leur formule est : CF3-(O-CF2-CF2)n-(O-CF2)m-O-CF3, où n et m
sont compris entre 20 et 40 et où la masse moléculaire finale est
supérieure à 500 D.
Ils sont à la fois hydrophobes et lipophobes et présentent une très
basse tension superficielle, ce qui leur confère une facilité
d’étalement exceptionnelle. Ce sont des produits de haute pureté
qui ont subi tous les tests toxicologiques habituels et qui sont
parfaitement bien tolérés par la peau. Non émulsionnés par les
émulsionnants classiques, ils se dispersent dans l’une ou l’autre
phase des émulsions, en formant de véritables émulsions triples. Ils
peuvent être émulsionnés plus facilement à l’aide d’émulsionnants
fluorés(7) [1, 11].
¦ Gélifiants ou épaississants lipophiles
Peu connus jusqu’ici, leur vogue ne cesse de croître pour stabiliser
les émulsions volontairement déficientes en tensioactifs sans en
augmenter le caractère gras et luisant, pour moduler la composition
des bases de rouges à lèvres. Plusieurs types chimiques sont utilisés.
Les plus connus sont les silices modifiées sous forme de silylate de
silicium hydraté (Aérosil R 972t et R 812 S), les stéarates de
magnésium ou des mélanges de stéarate d’aluminium et de
(4) CRODA.www.croda.com
(5)DOWCORNING.www.dowcorning.com
(6) RHONE-POULENC.www.rhônepoulenc.fr
(7)ATOCHEM.www.elfatochem.fr

magnésium hydratés mélangés à une huile (Gilugelt), mais aussi
des combinaisons de cire d’abeille et de polyglycérol (Cera bellina),
des argiles modifiées (Bentone 38t).
EXCIPIENTS SIMPLES HYDROPHILES
Ils entrent dans la composition de tous les produits exclusivement
aqueux ou hydroalcooliques et dans la phase aqueuse des émulsions
de tout type.
¦ Eau
En dehors de 20 % de produits totalement anhydres, tous les autres
produits cosmétiques contiennent une proportion d’eau variant de
10 à presque 100 %, d’où l’importance considérable de la qualité de
ce constituant. L’eau est donc totalement déminéralisée par passage
sur résines échangeuses d’ions. En effet, la présence d’électrolytes
perturbe l’émulsification ; de plus, l’odeur de l’hypochlorite est
difficilement tolérable. Cette eau désionisée est ensuite décontaminée
par filtration sur membranes dont les pores ont un diamètre de
0,45 ím pour une eau bactériologiquement propre, ou 0,22 ím pour
une eau stérile. Un soin particulier est apporté à la propreté des
canalisations et des joints, les membranes filtrantes devant être
placées le plus près possible des zones d’utilisation.
Il est plus rare d’appliquer les techniques d’osmose inverse ou
d’ultrafiltration. Tout dépend de la quantité et de la qualité de l’eau
nécessaire. La distillation qui conduit directement à une eau
déminéralisée et stérile est souvent trop onéreuse pour l’usage
industriel [10].
¦ Humectants
Ils sont très souvent présents dans les solutions, les gels, les
émulsions. Ce sont des substances hygroscopiques qui ont pour but
de maintenir l’eau au niveau de la préparation ou de la peau. Dans
ce dernier cas, ils se comportent comme des « actifs ».
Glycérol : OHCH2-CHOH-CH2OH. C’est un polyol nommé
glycérine lors de son utilisation courante. La glycérine contient
environ 10 % d’eau, mais à humidité relative élevée (70 à 80 % HR),
elle est capable de fixer jusqu’à 25 % d’eau. C’est un solvant très
polaire qui n’a pas la possibilité de dissoudre les corps gras, d’où sa
très bonne compatibilité avec la surface cutanée. Il se présente
comme un liquide visqueux, d’aspect huileux, ce qui induit en
erreur les novices qui le prennent pour un corps gras.
Sorbitol : OHCH2-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH2OH. C’est
un polyol obtenu par hydrolyse de l’amidon. Il se présente soit en
poudre, soit plus fréquemment, en solution aqueuse à 70 % dite
« sirop de sorbitol ». Il est aussi hygroscopique que le glycérol et
moins volatil. C’est un agent technologique indispensable pour
maintenir l’eau dans les préparations. C’est aussi un excellent
hydratant.
Propylène glycol : CH3-CHOH-CH2OH ou 1,2-propanediol. Il est très
hygroscopique, mais c’est avant tout un solvant beaucoup moins
polaire que les précédents, capable de dissoudre bon nombre de
substances lipophiles, ce qui le rend parfois indispensable pour
introduire ces substances dans des solutions aqueuses. Mais de ce
fait, il est aussi capable de dissoudre les lipides cutanés, ce qui le
rend non plus hydratant mais desséchant et ce qui lui confère des
propriétés de facteur de pénétration. Il est présent dans tous les
extraits végétaux hydroglycoliques très employés en cosmétique. Sa
concentration finale dans une formulation ne devrait pas dépasser
5 %. Certains individus sont allergiques au propylène glycol.
¦ Solvants et solubilisants
Il est nécessaire de distinguer le phénomène de dissolution obtenu
par l’intermédiaire de solvants et conduisant à des solutions vraies,
de celui de solubilisation faisant intervenir des solubilisants
amphiphiles et conduisant à des solutions micellaires.
En plus de l’eau et du propylène glycol déjà cités, les principaux
solvants utilisés en cosmétique sont :
– l’éthanol : CH3-CH2OH ou alcool éthylique ; il contient toujours
une certaine proportion d’eau, variable en fonction des utilisations.
La parfumerie alcoolique emploie de l’alcool à 96 %, 80 % ou 70 % ;
la cosmétique limite le degré alcoolique des produits qui demeurent
en contact avec la peau pour éviter son dessèchement ; en effet,
l’évaporation très rapide de l’alcool favorise l’entraînement d’une
partie de l’eau contenue dans le stratum corneum ; l’éthanol est
cependant utilisé jusqu’à 30 % dans les lotions après-rasage, 20 à
30 % dans les gels amincissants où il sert de facteur de pénétration,
20 % dans des lotions pour peau grasse ; il est également présent
dans les déodorants et dans les laques capillaires ;
– l’isopropanol : CH3 (CH3)-CHOH ; il est utilisé principalement
dans les produits capillaires pour dissoudre les résines ou autres
filmogènes ; il remplace l’éthanol dans les laques capillaires parce
que moins onéreux ;
– le butylène glycol : il remplace parfois le propylène glycol comme
solvant d’extraction des végétaux mais dans les mêmes conditions
d’utilisation ; il aurait une meilleure tolérance cutanée.
– Les PEG 300 à 600 sont de très bons solvants.
– L’hexylène glycol, l’hexyldécylbenzoate, l’hexyl alcool sont plus
rarement utilisés.
¦ Polymères hydrophiles
Ce sont des macromolécules d’origine naturelle, semi-synthétiques
ou synthétiques, dont l’emploi va grandissant par suite du souci
d’élimination progressive des substances tensioactives qui sont loin
de présenter l’inertie exigée des excipients.
Leur capacité de rétention d’eau, leur caractère filmogène et leur
haut poids moléculaire qui les contraint à demeurer à la surface des
téguments en font des éléments particulièrement cosmétiques.
Ils sont généralement utilisés comme épaississants de la phase
aqueuse des émulsions ou comme gélifiants.
Polysaccharides
· Composés d’origine naturelle
Ils sont issus des algues (agar-agar ou gélose, alginates), des lichens
marins (carraghénates), des graines de légumineuses (gommes de
guar, de tara, de caroube), des graines de céréales (amidon). Ils
combinent un grand nombre de motifs d’acides galacturonique,
mannuronique, de d-pyrannose, de saccharose. En solution aqueuse,
ils forment des gels au-delà d’une certaine concentration ; en deçà,
ils se comportent comme épaississants. Leur origine naturelle est un
point positif, de même que leur facilité de dispersion dans l’eau et
leur caractère hydratant. Mais ils présentent en revanche un certain
nombre d’inconvénients : sensibilité au pH qui modifie la viscosité
et parfois même empêche la gélification ; contamination microbienne
aisée, ce qui exige une protection constante par des mélanges de
conservateurs adéquats ; pureté parfois douteuse. Ils font cependant
partie des formulations de dentifrices, de shampooings, d’émulsions
diverses. Les plus employés sont les alginates de sodium ou de
propylène glycol et les galactomannanes (gel d’aloès, gomme de guar).
L’amidon n’est utilisable que combiné à la glycérine, sous forme de
glycérolé d’amidon, ancienne préparation pharmaceutique toujours
valable en dermatologie. Les gommes arabique et adragante,
autrefois très courantes dans les préparations magistrales
pharmaceutiques, sont rarement utilisées en cosmétique.
· Composés semi-synthétiques
Ils sont représentés par la gomme xanthane (Rhodopolt) obtenue
par biotechnologie à partir d’un xanthomonas agissant sur un
substrat sucré. Il s’agit d’un polysaccharide aminé dont les
propriétés sont particulièrement attrayantes : peu sensible aux
variations de pH, peu contaminable, aisément dispersible, stable,
améliorant le toucher des émulsions. C’est pourquoi on trouve ce
produit dans de très nombreuses formulations de gels et
d’émulsions.

· Dérivés de cellulose
Ce sont surtout les hydroxypropyl cellulose et hydroxyéthyl
cellulose, la méthylhydroxypropyl cellulose ou hypromellose,
dérivés de celluloses non ioniques, insensibles aux variations de pH,
résistant bien à la contamination. Leur caractère collant est
cependant un inconvénient pallié par l’addition de glycérol ou de
sorbitol. La carboxyméthyl cellulose sodique, dérivé ionisé, ne peut
être utilisée qu’en milieu alcalin [19, 20].
Polymères acryliques et vinyliques
Ce sont des produits de synthèse dont les plus courants sont connus
sous le nom de carbomères ou Carbopolst. Ces acides
carboxypolyvinyliques sont dispersibles dans l’eau avec laquelle ils
fournissent une solution colloïdale acide (pH 3,5) et visqueuse. Il est
nécessaire de les neutraliser par la tréthanolamine ou par la soude
pour obtenir la gélification. Le gel se forme à partir de pH 6,5 et se
maintient jusqu’à pH 8. Au-delà, il y a liquéfaction du gel. Il existe
de nombreuses qualités de carbomères. Les plus anciens, synthétisés
en présence de solvants tels que le benzène (N° 934, 949, 941), sont
peu à peu abandonnés au profit de produits dont le procédé de
fabrication fait appel à des solvants moins toxiques : acétate d’éthyle
ou cyclohéxane (N° 980, 981, 982). La dernière qualité de carbomère
est dite ETD (easy to disperse) (N° 2000, 2001, 2002). Les carbomères
sont très utilisés en cosmétique pour leur effet rafraîchissant sur la
peau, pour leur toucher doux et agréable, pour leur transparence
lorsqu’ils forment des gels, pour leur compatibilité avec beaucoup
d’actifs, pour leur stabilité et leur résistance à la contamination.
Cependant ils sont sensibles aux variations de pH et, en particulier
ne supportent pas les actifs acides. De plus, ils sont tous plus ou
moins sensibles à la présence d’électrolytes qui provoque une perte
de viscosité ou même une liquéfaction au-delà d’une concentration
d’environ 3 %.
Leurs concurrents sont les Acrysolst, polymères acryliques de type
acides, nécessitant également une neutralisation pour fournir des
gels très rigides destinés aux produits capillaires.
Les polymères cyanoacryliques ont des utilisations assez particulières :
stabilisateurs d’émulsions, produits capillaires…
La polyvinylpyrrolidone (PVP) ou povidone est un polymère non
ionique associé à l’acétate de vinyle dans les résines pour laques
capillaires, mais aussi, parfois, utilisé seul comme épaississant.
Alcools polyvinyliques
Ce sont des épaississants et des liants filmogènes utilisés dans
certains produits de maquillage (mascara, eye-liner). Leur capacité
d’épaississement est fonction de leur poids moléculaire. Présentés
sous forme de poudre, leur dispersion dans l’eau est difficile.
Polyéthylène glycols [10, 15]
Ils sont également appelés Macrogolst, Carbowaxt, Monowaxt,
Hydrocire, Lutrolt, les PEG sont des condensats d’oxyde d’éthylène
et d’eau.
Leur formule est : HOCH2-(CH2-O-CH2)n-CH2OH, où n peut
varier de 3 à 225 environ. Les PEG de masse moléculaire inférieure
à 600 D sont liquides. On utilise les PEG 300, 400, 600, comme
solvants. À partir de 2 000 D, ce sont des solides blancs à aspect de
cire dont la dureté augmente en fonction de la masse moléculaire.
Les termes intermédiaires sont plus ou moins pâteux en fonction de
la température.
Les PEG sont solubles dans l’eau et l’éthanol. Ils sont assez rarement
utilisés en cosmétique. En effet, leur toucher est collant et
désagréable. De plus, ils inhibent l’action antimicrobienne des
parabens.
Polyquaterniums [7]
Ce sont des dérivés d’ammoniums quaternaires à longue chaîne
alkyl, la partie polymérique étant représentée par l’assemblage de
motifs vinyliques ou acryliques.
Malgré la présence d’une charge positive, leur caractère amphiphile
est peu marqué.
Ils ne sont donc pas considérés comme des tensioactifs. Ils sont
inclus dans les préparations comme actifs lorsqu’ils sont
conditionneurs de la kératine, comme excipients en tant
qu’épaississants.
PRODUITS MINÉRAUX
Leur emploi comme excipients est réservé à certains types de
produits : masques ou produits de maquillage. Ils se présentent sous
forme de poudres dont l’inertie chimique est quasiment totale. Ils
n’en ont pas pour autant une neutralité parfaite vis-à-vis de la peau,
puisque la plupart du temps ils agissent en absorbant le sébum et
en modifiant le film hydrolipidique. La granulométrie de ces
poudres a une importance capitale.
¦ Silices [13]
Elles sont pour l’ensemble utilisées comme gélifiants, soit de la
phase aqueuse pour la silice classique, soit de la phase grasse
lorsque la silice est modifiée. Leur utilisation principale au plan
quantitatif est la gélification des dentifrices. Les silices spéciales
employées fournissent avec l’eau un gel transparent et légèrement
abrasif.
¦ Silicates
Les silicates sous la forme d’argiles diverses (bentonite,
montmorillonite, hectorite), sont souvent présents dans les
émulsions et les produits de maquillage comme épaississants. Un
silicate d’aluminium et de magnésium (Veegumt) est très employé
pour l’épaississement des fonds de teint fluides. Toutes ces
substances gonflent en présence d’eau pour donner des gels fluides
de silice ou de silicates hydratés.
Le talc est un silicate de magnésium hydraté naturel. Il doit être
exempt de fibres microscopiques d’amiante et ne doit pas être
contaminé par des germes pathogènes tels que le Clostridium présent
dans certains gisements. C’est pourquoi il est la plupart du temps
stérilisé. Son pouvoir glissant et lubrifiant est dû à la structure
lamellaire de ses particules. Il est surtout présent dans les produits
de toilette (talcs parfumés) et les poudres libres.
Le kaolin est un silicate hydraté d’aluminium. Il est présent dans les
poudres libres et compactes comme diluant des pigments, dans les
masques de beauté comme absorbant.
¦ Oxyde de titane (TiO2)
Il se présente sous deux qualités, rutile et anatase, liées à la forme
des cristaux. C’est une poudre relativement inerte, de granulométrie
voisine de quelques centaines de microns, utilisée comme diluant
des pigments colorés dans les produits de maquillage. Il est appelé
aussi pigment blanc. Il apporte en plus le caractère opaque demandé
aux rouges à lèvres. Enfin, il favorise l’adhérence.
ADJUVANTS ORGANIQUES
Ne sont mentionnés ici que quelques-uns de ces adjuvants.
¦ Amidon
Sous forme sèche, il entre dans la composition des poudres libres
dont il favorise l’adhérence. On le trouve aussi dans les formules de
shampooings secs comme absorbant.
¦ Polyamide-12 ou Orgasolt
Ce sont des microsphères de polyamide pouvant servir soit de
véhicule d’actif, soit d’adjuvant destiné à éviter le mottage des
poudres ou à faciliter l’étalement. Il est introduit dans les
formulations de produits de maquillage (poudres libres, rouges à
lèvres) ou d’émulsions diverses.

¦ Cyclodextrines
Ce sont des oligosaccharides cycliques que l’on obtient par
biotechnologie et qui résultent de la dégradation enzymatique de
l’amidon. On en distingue trois sortes : á-cyclodextrines,
â-cyclodextrines et ç-cyclodextrines, constituées respectivement de
six, sept ou huit unités de glucopyranose. Ces molécules complexes
sont de forme torique, fortement hydrophiles à l’extérieur
(groupements hydroxyles des glucoses), et plutôt hydrophobes à
l’intérieur (squelettes carbonés des glucoses) [2]. Elles peuvent ainsi
recevoir des molécules apolaires dont les caractéristiques
physicochimiques, en particulier la solubilité et la volatilité, sont
modifiées. D’où leur utilisation fréquente pour faciliter
l’incorporation et la tolérance des huiles essentielles ou des parfums
dans les cosmétiques. Elles ont également un rôle d’actifs (dans la
séborrhée) lorsqu’elles sont utilisées seules, puisqu’elles peuvent
fixer les substances lipophiles en excès qui se trouvent à la surface
de la peau [17].
EXCIPIENTS COMPOSÉS [3]
Surtout réservés à la pharmacie, ils facilitent la prescription du
dermatologue et la tâche du préparateur. Ce sont des mélanges prêts
à l’emploi de plusieurs corps gras et d’eau, en présence d’un
émulsionnant et/ou de gélifiants. Ils renferment presque
exclusivement des matières premières inscrites à la pharmacopée et
sont de facture assez simple, mais il est possible de se procurer
toutes les formes topiques propres à l’incorporation des divers
principes actifs médicamenteux. Certains ne contiennent pas l’eau
qui doit être ajoutée au moment de la préparation.
On trouve ainsi :
– des excipients émulsionnés hydrophiles ;
– des excipients émulsionnés lipophiles ;
– des excipients anhydres hydrophiles (PEG) ;
– des excipients anhydres lipophiles (paraffine liquide + cires) ;
– des gels (carbomères ou HEC).
Ces excipients composés, prêts à l’emploi, n’existent pas en
cosmétique. Ils ne sont en tout cas jamais présentés comme tels. Les
fabricants d’excipients simples proposent cependant des formulaires
dans lesquels ils donnent des exemples d’emploi de leurs produits
en présence ou non d’un actif. Il faut cependant savoir qu’un actif
cosmétique ne peut pas être ajouté dans n’importe quel véhicule
pour des raisons techniques (modification de la viscosité, rupture
de l’émulsion…), ou par suite de la modification du devenir sur la
peau du produit ainsi transformé. La règle consiste généralement à
bâtir la formule autour de l’actif et non l’inverse.

Références
[1] Bobin MF, Suzza C, Martini MC. Using fluorinated compounds
in topical preparations. Cosmet Toil 1996 ; 111 :
47-62
[2] BochotA. Cyclodextrines : des propriétés très intéressantes
pour la formulation des cosmétiques. Cosmétologie 1999 ;
22 : 39-41
[3] Cohen-Letessier A. Préparations magistrales en dermatologie.
Paris : Arnette, 1990
[4] Dictionnaireeuropéendes ingrédients cosmétiques.Communauté
Européenne, Bruxelles et 36-17 FIPAR
[5] Dorvault F. L’officine. Paris : Vigot, 1995
[6] Eaglstein WH, Mertz PM. « Inert » vehicles do affect wound
healing. J Invest Dermatol 1980 ; 74 : 90-91
[7] International cosmetic ingredients dictionary. CTFA
Washington, 1998
[8] Kameshwarl V, Mistry ND. Sensory properties of emollients.
Cosmet Toil 1999 ; 114 : 45-51
[9] Karleskind A. Manuel des corps gras. Paris : Tec et Doc
Lavoisier, 1992
[10] Le Hir A. Pharmacie galénique. Bonnes pratiques de fabrication
des médicaments. Paris : Masson, 1997
[11] Malinverno G. Perfluoro polymethylisopropyl ether.
Cosmet Toil 1999 ; 114 : 53-62
[12] Maugat CH, Bobin MF, Martini MC. Study of PEG-6 esters
as excipients in topical formulations. Abstracts of Symposium
APGI. Lipid and surfactants dispersed systems,
Moscow, september1999
[13] Mautrait C, Raoult R. Excipient partiel : l’aerosil. Off Pharm
1995 ; 18 : 32-34
[14] Mautrait C, Raoult R. Excipients exclusifs et partiels : les
cétiols. Off Pharm 1995 ; 17 : 31-32
[15] Mautrait C, Raoult R. Excipients partiels ou exclusifs : les
POEG. Off Pharm 21 : 1995 : 24
[16] Mautrait C, Raoult R. Excipient partiel : l’alcool cétylique.
Off Pharm 20 : 1995 ; 31
[17] Motwani M, Zatz JL. Applications of cyclodextrins in skin
products. Cosmet Toil 1997 ; 112 : 39-47
[18] Pharmacopée européenne. Conseil de l’Europe, Strasbourg,
1996
[19] Raynal C. Excipients récents pour formulations
d’aujourd’hui. Off Pharm 1994 ; 2 : 22-23
[20] Raynal C. Connaître et savoir choisir les excipients adaptés.
Off Pharm 1994 ; 1 : 22-23