samedi 23 août 2014

Les Tensioactifs : Ce qu'il faut savoir !


En ce moment, on lit beaucoup de choses différentes sur les TA.
C’est vrai, se poser des questions c’est bien. Vouloir prendre du recul, c’est génial.
Par contre, il faut faire attention à ce qu’on lit. Dans tous les sens.
Positif, négatif, chacun à le droit, et le devoir, j’ai envie de dire, de se faire un avis.
Mais, c’est mieux de se faire un avis avec toutes les informations en main non ?
Du coup, j’ai eu envie de vous en parler un peu.
Ça peut être très rébarbatif pour certains et j’en suis désolée.
Pour cet article, j’ai beaucoup lu.
Des articles scientifiques, d’autres un peu moins.
Des articles pro «  TA » des articles «  vade retro les TA ».
En français, en anglais.
D’un point de vue «  chimique », d’un point de vue «  cosméto » et d’un point de vue «  industriel ».
J’ai eu très souvent envie de me taper la tête contre la table.
J’ai bu beaucoup de café (bon d’accord, je bois toujours trop de café)
J’ai fait marcher mes petits neurones pour tout bien piger, parce qu’on ne peut pas expliquer quelque chose qu’on ne comprends pas.
J’ai essayé d’expliquer tous les termes un peu scientifiques.
J’ai eu l’impression d’être à nouveau étudiante, et je dois dire que c’était super sympa.
En espérant que cet article vous intéresse..
C’est parti !


 MAIS C’EST QUOI UN TENSIOACTIF ?

Un tensio-actif est un agent détergent, lavant, moussant, mouillant mais aussi dispersant et émulsifiant. 
( oui, tout ça !! ) 
Sa structure est la suivante :
-       Une partie hydrophile (polaire[1]) qui a une affinité avec l’eau
-       Une partie hydrophobe (généralement non polaire) repoussée par l’eau et souvent oléophile.



 Ces molécules, solubles dans l’eau, sont dites amphiphiles, car constituées de deux parties de polarité différente.
La coexistence de ces deux entités d’affinités opposée induit un abaissement de la tension inter-faciale eau/corps gras et au delà de la concentration micellaire critique la formation d’un assemblage moléculaire en micelle.

Chaque tensioactif se voit attribué un nombre appelé HLB
(Hydrophilic/lipophilic Balance ) entre 1 et 20 : on parle de l’échelle de Griffin.
L’indice 1 est donné à l’acide oléique et l’indice 20 à l’oléate de potassium.
Grâce à cette échelle on peut en apprécier le caractère lipophile ou hydrophile et savoir à quelle utilisation il sera le mieux adapté.
Un indice HLB inférieur à 9 fera dire qu’il est lipophile ( HBL < 3 = agent anti-mousse, 3> HLB<6 = agent émulsifiant de l’eau dans l’huile, agent mouillant au delà.) 
Un indice supérieur à 11 qu’il est hydrophile ( Si 9< HLB <13 on l’utilisera comme émulsifiant de l’huile dans l’eau, si 13 < HLB <15 comme détergent et comme solubilisant au delà.)

   HISTORIQUE DES TENSIOACTIFS


L’histoire des TA remonte à loin, le premier tensioactif étant le savon.
 Il s’agit de sels d’acides gras dérivés d’huiles végétales ou des graisses animales. 
Elles étaient chauffées avec de la cendre. 
On en trouve des traces dans la civilisation sumérienne, dans l’antique Mésopotamie (- Sud de l’Irak actuel- entre 3000 et 2000 av J-C)
Avec l’avènement de la pétrochimie, les TA de synthèse se développent. 
L’Allemagne, en 1916, fabrique le premier détergent totalement synthétique le « NEKAL A » (dérivé du naphtalène, du propan-2-ol et de l’acide sulfurique )

  FONCTIONNEMENT DU TENSIOACTIF

Un tensioactif, au contact de l’eau, voit ses molécules se regrouper à la surface : la partie polaire et hydrophile reste dans l’eau, alors que la partie non polaire et hydrophobe reste hors de l’eau.
Si l’on augmente la concentration en produit tensioactif, on observe la formation de micelles : il s’agit d’agrégats de molécules tensio-actives.
Lorsque l’on se lave, (ou que l’on lave quelque chose par exemple) les molécules sont absorbées par la «  saleté » et elles se glissent progressivement entre elle et le support : la peau, le textile, la vaisselle.. Cette «  saleté » change de forme, et est alors détachée, puis «  détruites » par des forces électrostatiques, se dispersent dans le produit lavant, et sont rincées.

 Orientation des molécules 
Formation de micelles 



 LES DIFFERENTES SORTES DE TENSIOACTIFS

a.     Anioniques ( dont la partie hydrophile est chargée négativement )

                                               i.     Sels des acides carboxyliques
Ils présentent l’inconvénient majeur d’avoir une faible densité en présence d’eau, subissant la réaction d’hydrolyse[2] . Ils ne sont plus guère utilisés comme tensioactifs.

                                              ii.     Les lipo-amino acides et les lipo-oligopeptides
 Ils sont apparus récemment. Les premiers dérivent de certains acides aminés (sarcosine, acide glutamique ) après méthylation[3] de la fonction amine et amidification[4] pour fixer une chaîne lipophile. Ces transformations sont onéreuses mais conduisent à des produits performants, faciles à rincer.

                                            iii.     Les dérivés sulfonés
C’est l’industrie allemande qui a introduit la sulfonation[5] des oléfines et qui a produit des tensioactifs sous forme de sulfonates à chaînes lipophiles. 
Ils sont stables à l’hydrolyse car dérivés d’acides forts. Ils ne libèrent pas d’ions basiques. 
Mais leur utilisation en tant que tensioactifs pour la cosmétique reste limitée. 
Ont étés développés récemment les sulfosuccinates et les sulfonamides d’acides gras
Les premiers dérivent d’un acide sulfosuccinique qui produit un ester d’acide gras à tête polaire mixte, à la fois sulfonate et carboxylate. Ils sont doux et peu irritants mais ne peuvent être utilisés que dans une étroite gamme de pH (entre 6 et 8 ) car ils ont une faible stabilité. 
Les seconds sont de bons TA à pouvoir moussant et dispersants des sels de calcium et donc intéressants à utiliser en présence d’eaux calcaires.

                                            iv.     Les dérivés sulfatés
En 1950, avec le développement de la pétroléochimie, sont introduits les sulfates d’alcools à longues chaines hydrocarbonées. ( C12-C18 ) On connaît notamment le dodécyle, sulfate d’ammonium dérivé du dodécanol.[6]

b.     Cationiques ( dont la partie hydrophile est chargée positivement )

Les plus courants sont les sels d’ammonium. Ils ont une charge positive et s’associent fortement aux ions de la solution.
Cela étant, à cause de leur effet irritant, ils sont peu utilisés en cosmétologie.
On a cependant trouvé la solution suivante afin d’atténuer les effets négatifs de ces tensioactifs cationiques : l’introduction de fonctions alcools et amides. 
Les ammoniums quaternaires[7], qui sont dérivés de la lanoline sont beaucoup moins irritants d’où l’utilisation en tant que conditionnant. ( BTMS ) 

c.      Amphotères ou zwitterioniques

Dans les années 1980, la recherche de nouveaux produits conduit à l’association des charges anioniques et cationiques dans une seule molécule.
En milieu alcalin, elles se comportent comme des sels basiques et comme des sels cationiques en milieu acide. Ils constituent une  « famille de produits » peu agressifs sur le plan biologique. 
Les dérivés d’acides aminés naturels sont les plus utilisés dans la cosmétologie. On parle notamment du dériphat[8].
Des sulfo et carboxy- bétaïnes sont proposés notamment pour des shampoings doux mais souvent en association avec des  TA chargés.
Ils sont surtout utilisés pour les cheveux, car ils auraient un effet bénéfique sur celui-ci. Ils ont une bonne viscosité, et n’entrainent pas de dénaturation sévère des protéines membranaires, avec une bonne compatibilité avec le milieu biologique.

d.     Non ioniques

Après guerre, l’application de la chimie organique de synthèse aux polymères[9] connaît un important développement.
Les polyoxyéthylènes (POE) proviennent de la polymérisation de l’oxyde d’éthylène à l’aide d’amorceurs basiques.
Les premiers polymères hydrosolubles de synthèse utilisent un amorceur anionique de polymérisation. Lorsque cet amorceur est un agent basique lipophile on obtient un tensioactif non ionique.
Ils sont utilisés pour produire notamment des gels et dans les dentifrices.
Les tensioactifs polyoxyéthylés présentent une bonne solubilité et ont une bonne capacité dispersante des huiles dans l’eau. Ils sont bien tolérés et peu irritants.
 Ces TA polymères ont une masse moléculaire suffisamment élevée pour ne pas franchir la membrane cellulaire. Ils sont sans risques toxicologiques. Le défaut majeur est un manque de propriétés moussantes et une sensibilité à la température.
Il existe de nouveaux TA qui dérivent des glucosides ou de polyols, mais aussi des éthers d’alcools glycérolés.
On trouve aussi les alcanolamides, avec des bonnes propriétés moussantes, les oligopeptides (dont les céramides ) qui sont biocompatibles, non irritants et permettent d’obtenir des petites émulsions stables.














 LES TA OBTENUS À PARTIR DE MATIÈRES RENOUVELABLES


On les obtient essentiellement en connectant une partie lipophile (majoritairement des triglycérides d’origine végétale : acides lauriques, myristiques, palmitiques, stéariques – pour les saturés – oléiques et linoléique - pour les non saturés - ) à une partie hydrophile issue de sucres ou de polyols ( saccharose, D-glucose, glycérole, peptides, acides aminés..)
Par exemple :
Les APG : ( alkylpolyglucoside ) dérivés d’alcool gras + glucose ( hydrolyse d’amidon de maïs ou de blé )
Les sucroesters : esters méthyliques d’acides gras et de saccharoses. (Propriétés émulsifiantes et antimicrobiennes )
Les esters du diglycérol et de polyglycérols : obtenus par déshydratation du glycérol. On peut obtenir grâce à eux une très large gamme d’indice HLB ( 1 à 15 ) donc une utilisation diverse.
Les phospholipides (lécithines ) : complètement biocompatibles car extraction du soja, du colza ou des œufs.

LE PROBLÈME IRRITANT/DOUX

Afin de déterminer la tolérance de la peau aux TA on pratique un test sur les globules rouges :  le Red Blood Cell Test. Il est pratiqué in vitro sur des globules rouges. 
On fait tomber des gouttes de solution diluée de TA sur les globules puis l’on observe à partir de quelle concentration les cellules meurent.
Ce test permet de déterminer l’effet des TA sur les yeux et les muqueuses. Cela fournit un indicateur de l’effet irritant.

Il existe un certain nombre de certifications concernant les TA : BDIH, NaTrue, Ecocert/Cosmébio.
Néanmoins, les certifications diffèrent, il existe des désaccords, BDIH et NaTrue étant en général plus  «  durs ».

On distingue aussi deux sortes de TA : ceux qui sont destinés à être rincés, et les autres. 
La réglementation diffère.


   LES TENSIOACTIFS UTILISÉS EN COSMÉTIQUES CLASSEMENT SELON LA VERITE SUR LES COSMETIQUES ET DETAILS + Ajouts au fur et à mesure

Non/peu irritant
Coco Glucoside Douceur de coco,  Les utiles de Zinette , Dans ma nature, MaCosmétoperso
Decyl Glucoside Mousse de sucre, Les utiles de Zinette, Dans ma Nature, Les Essentiels de Christine, MaCosmetoPerso
Disodium Cocoyl Glutamate
Laurdimonium Hydroxypropyl Hydrolyzed Wheat Protein
Lauryl Glucoside TA de sucre  Base moussante douceur  Az, Base moussante Consistance, Les utiles de Zinette, Dans ma Nature, Plantapon SF Dans ma Nature
Sodium Cocoamphoacetate non autorisé par BDIH/NaTrue. (non compatible avec une orientation naturelle ) Base moussante douceur Az, Plantapon SF Dans ma Nature
Sodium Cocoyl Glutamate Base moussante douceur Az Plantapon SF Dans ma Nature, Les Essentiels de Christine 
Sodium Cocoyl Hydrolyzed Wheat Protein Glutamate
Sodium Cocoyl Hydrolyzed Wheat Protein
Sodium Lauryl Glucose Carboxylate & Lauryl Glucoside Base moussante douceur Az Plantapon SF Dans ma Nature
Sodium Lauroamphoacetate

Moyennement irritant
Cocamidopropyl Betaine dérive de la pétrochimie non autorisé par BDIH/NaTrue. Les utiles de Zinette
Disodium Cocoamphodiacetate
Disodium Laureth Sulfosuccinate substance éthoxylée

Irritant
Ammonium Lauryl Sulfate
Sodium Laureth Sulfate : SLES  Ethoxylée
Sodium Lauryl Sulfate : SLS dodécylsufate de sodium, molécule dérive du dodécanol par sulfonation puis action du carbonate de sodium.
Sodium Lauryl Sulfoacetate : SLSA Az, les utiles de Zinette
Sodium Myreth Sulfate ethoxylé

      Ne se trouve pas dans la liste :
Sodium Cocoyl Isethionate  SCI Az, Dans Ma Nature,  Absolubio, Les utiles de Zinette Dans ma nature.
Sodium Coco Sulfate SCS Az Absolubio, les utiles de Zinette, les Essentiels de Christine,MaCosmetoPerso.

Personnellement, j’estime que cette liste manque d’au moins deux niveaux. Elle place le SLSA dans la même catégorie que le SLS ou le SLES : irritant, or il existe une différence entre ces produits. De même on ne peut y placer le SCS, ou le SCI car est bien moins irritant que les SLS/SLES et pourtant, le SCS est plus irritant que le SLSA..
( C’est un peu le cirque ces - + là ! )
On devrait plutôt être sur du «  très irritants » « irritants» «  moyennent irritants » et séparer les «  peu irritants » et les «  non irritants » même si bien évidemment il y a une part de théorique et de sensibilité de la peau.

LA BIODEGRADABILITE DES TA

C’est quoi la biodégradabilité ?
La biodégradabilité signifie que la dégradation de la substance doit avoir lieu naturellement à l’aide des micro-organismes que l’on trouve dans l’eau ou dans le sol.
Lorsque l’on parle d’une biodégradabilité à 90% cela signifie que 90% de la substance de base doit s’être transformée à la fin du processus.
La réglementation impose majoritairement une biodégradabilité supérieure à 60% en 28 jours.
Il existe aussi ce que l’on appelle une « biodégradabilité primaire » : le corps doit se dégrader sous l’effet de microorganismes pour devenir un produit ayant perdu ses propriétés initiales.
Pour les TA, on impose une biodégradabilité primaire supérieure à 80% en 21 jours.


   LES TA DANS L’ORGANISME

Les organismes vivants synthétisent des tensioactifs, et ceux ci ont un rôle très important. 
On trouve :
 les acides biliaires qui rencontrent les graisses non digérées et les émulsifient aidant ainsi l’organisme à les métaboliser.
Les lécithines favorisant la perméabilité des membranes
Le DPPC[10] qui permet la formation d’un «  film » qui recouvre la surface des poumons et qui facilite l’expansion des alvéoles à l’inspiration et qui les maintient ouverte à l’expiration. Il joue aussi un rôle de défense contre les micro-organismes.
C’est de notre foie que proviennent la majorité des TA de notre organisme.
En moyenne, un adulte en synthétise plus de 5 kg par an.

   LE MARCHÉ DES TA

Les tensioactifs sont très loin de ne concerner que la cosmétique. 
On distingue plusieurs groupes, mais le marché se divise essentiellement en deux parties :
Un marché concernant les gros volumes, avec des produits standardisés, qui se base sur les prix : lessive, produits ménagers..
Un marché avec des applications bien plus variées, des tensioactifs plus spécifiques selon l’utilisation prévue. Les TA utilisés en cosmétique font partie de ce second marché.

Le marché européen des TA s’élève à 2,5 millions de tonnes.


 CONCLUSION 

Pourquoi éviter certains TA ?
Il faut prendre en compte différents points :
-       l’écologie : processus de fabrication et de dégradation et écotoxicité.
-       l’utilisation : risque pour la santé : pouvoir irritant, allergène, toxicité sur le long terme, toxicité sur le court terme (celle –ci n’étant pas possible vu la réglementation cosmétique )

Les bases issues de la pétrochimie présentent toutes un risque plus ou moins important que ce soit à l’utilisation ou d’un point de vue écologique.

On l’a vu, le SLS (sodium lauryl sulfate ) est très irritant, il est le point de référence pour les contrôles de tolérance cutanée.
( Image l'observatoires des cosmétiques )

Le SLES ( Sodium laureth sulfate ) l’est un peu moins, mais il reste polluant ( procédé éthoxylation interdit par les cahiers des charges bio )


Le Sodium Laureth sulfosuccinate ne pénètre pas la peau, mais reste polluant (ethoxylation[11] )
L’ALS (ammonium lauryl sulfate ) bien qu’autorisé par Ecocert, Cosmebio, NaTrue peut être irritant mais cet effet est atténué par le mélange avec d’autres TA. Le BDIH ne l’autorise pas dans son cahier des charges.
Le SCS est un TA anionique dérivé sulfaté ( ester ) des acides gras de l’huile de coco.



Les TA les plus doux restent les acyglutamates.

Point sur les sulfates : 
Les sulfates sont des sels acide sulfuriques. 
Le problème des TA sulfatés est qu'ils ont tendance à altérer les protéines des membranes des cellules cutanées et oculaires. Pour cette raison le corps se défend par des réactions inflammatoire. 
En détruisant les lipides cutanés ils empêchent la peau de lutter contre la déshydration. D'où des tiraillements. C'est l'exposition quotidienne et répétée qui entraine des irritations.
Sur le cuir chevelu ces produits entraînent deux effets : une production de sébum et un assèchement des pointes. 


 Tensioactifs dans les boutiques citées : 






[1] molécule polaire : molécule à l’intérieur de laquelle les charges ne sont pas réparties de manière homogène.
[2] Hydrolyse : décomposition d’une substance grâce à l’eau ( ions H+ et OH-)
[3] La méthylation : modification chimique consistant en l'ajout d'un groupe méthyle (CH3) sur un substrat
[4] Amidification = amide = composé organique dérivant d’un acide carboxylique
[5] Sulfonation : transformation en dérivé sulfonique
[6] Dodécanol : alcool dodécylique – alcool gras
[7] Les ammoniums quartenaires sont des composés dérivés de l’ammoniac et dans lesquels 4 ions hydrogène sont remplacés par des groupements «  alkyle »
[8] Dérivés d’acides aminés avec une affinité pour la kératine
[9] Substance composée de macromolécules
[10] dipalmitoylphophatidylcholine :  phospholipide
[11]  Réaction chimique par lequel de l'oxyde d'éthylène est greffé à des molécules apolaires (comme des acides gras) pour rendre ces dernières plus solubles dans l'eau. Ce processus rend les matières premières (éthoxylées) moins agressives pour la peau, mais est mis en cause pour ses conséquences environnementales. ( observatoire des cosmétiques)




Sources en français : 
Pierre le Perchec, Les molécules de la beauté, de l’hygiène et de la protection, CNRS ed. Nathan.
Armand Lattes Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique
L’observatoire des Cosmétiques
La Vérité sur les Cosmétiques
CNRS : dossier : La peau.
Biolinéaires.com
Tensioactifs CNRS
Webpeda Académie de Montpellier
Pharmtox.free
Futura Sciences
Actuenvironnement
EncycloEcolo
Académie de Nice
Le Flacon
Ineris.fr – centre doc.
(…)




9 commentaires:

  1. Quel beau boulot Lilith !

    Merci beaucoup :)

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  2. Bonjour, merci beaucoup pour ce magnifique article très fouillé ! Il ne me semble pas avoir vu dans ta liste le Sodium lauroyl sarcosinate vendu chez Az comme un tensioactif doux, qu'en penses-tu ?
    bonne soirée

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    1. Oui effectivement je l'ai zappé celui là, je rajouterai. Il est doux d'autant plus qu'il est à 70% d'eau. On est sur un TA anionique, (lipo amino acides ) = issu d'acides gras et de sarcosine, la sarcosine étant un acide aminé naturel, synthétisé. Donc mi végétal/mi synthétique.

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  3. super article, merci bcp :)

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  4. J'avais loupé cet article, il est chouette et complet! :)

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  5. Bonjour, merci pour cet article.
    Alors je ne peux pas me faire un shampoing solide car il faudra des tensio-actifs irritants et je veux pas en utiliser! Que me conseilles tu?

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  6. Bonjour, merci pour cet article.
    Alors je ne peux pas me faire un shampoing solide car il faudra des tensio-actifs irritants et je veux pas en utiliser! Que me conseilles tu?

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