ELECTRO-OSMOSE – ELECTROPORATION
UNE NOUVELLE VOIE

La pénétration de substances médicamenteuses ou cosmétiques à travers la peau par des techniques non invasives a toujours suscité beaucoup d’intérêt et fait l’objet de multiples recherches. Jusqu’à nos jours, les solutions appliquées n’ont permis, dans le meilleur des cas, qu’améliorer très relativement la pénétration, conditionnée par d’énormes limitations. Or, depuis peu est apparue l’électro-osmose - électro-poration, qui se profile comme une technique d’avant-garde permettant de surpasser notablement ces limitations.

Les données du problème
Le challenge est de faire passer la barrière de la couche cornée aux molécules actives du produit. Cette barrière est une formidable forteresse de protection pour notre corps, notamment grâce à ses multicouches de lipides intercellulaires

Afin d’améliorer le passage, il est donc indispensable de trouver une stratégie pour modifier la composition de l’organisation des lipides intercellulaires

D’où l’importance des propriétés physico-chimiques du produit: les facteurs les plus déterminants sont la lipophilicité (propriété de solubilité dans les lipides) et la taille moléculaire. Mais l’excessive lipophilicité gêne le transport systémique. Pour cette raison, il est primordial qu’il possède également une propriété hydrosoluble.

La couche cornée avec ses multicouches de lipides intercellulaires et ses corneocytes

Comment favoriser la pénétration transdermique des actifs

• en augmentant la concentration de l’actif dans le produit pour accroître la dose apportée lors de l’application (mais elle n’implique pas obligatoirement une amélioration de l’absorption)
• en augmentant la solubilité de l’actif dans la couche cornée (facilitant ainsi la séparation de l’actif du vecteur dans la peau)
• par la réduction de la barrière de la couche cornée en perturbant les couches lipidiques intercellulaires ou les réseaux de kératine intracellulaires
• par l'augmentation du transport par les appendices (glandes sébacées, follicules)
• en combinant plusieurs actions
  

Techniques normalement utilisées

• Potentiateurs chimiques: leur efficacité reste très aléatoire, problèmes d’irritation de la peau, mise en doute de la réversibilité des effets
• Ionophorèse: pénétration de substances ionisables par application d’un potentiel électrique continu; il s’agit en fait d’un transport ionique qui agit plus au niveau du produit qu’au niveau de la peau, ce qui rend la technique très limitée quant aux actifs utilisables (produits ionisables); le processus est lent et souvent désagréable (risque de brûlures)
• Systèmes colloïdaux (liposomes, nyosomes, microémulsions) :
  bien qu’il soit possible de solubiliser des quantités plus importantes d’agents actifs très lipophiles, cela ne garantit pas son passage effectif au travers et à l’intérieur de la peau; en effet, l’espace entre les cornéocytes de la couche cornée est de 0,1m et sachant que cet espace est rempli par des bicouches de lipides et des mosomes occasionnels, il est difficile d’imaginer comment la plus petite vésicule unilamellaire (0,25m) peut trouver son chemin au travers de cette barrière

Technologies futuristes
Il s'agit surtout de méthodes physiques

• Ablation laser : émission laser de forte puissance pour vaporiser la couche cornée, créant ainsi une petite fenêtre perméable; c’est une technique très coûteuse, d’un maniement difficile avec risque de brûlures et autres lésions irréversibles
• Sonophorèse de basse fréquence : il s'agit de l’application d’ultrasons de basse fréquence (20khz-50khz) sensés augmenter la perméabilité de la peau par effet de cavitation de la couche cornée; bien que les résultats soient plus intéressants que les ultrasons de haute fréquence (plus de 1mhz), ils restent néanmoins limités
• Electroporation - Electro-osmose : application d’un champ électrique pulsé de haute tension qui provoque une augmentation momentanée de la perméabilité de la peau en créant des micropores au travers des lipides de la couche cornée. Cela permet la pénétration d’un grand nombre d’actifs, car le phénomène ne dépend pas de la taille ou du poids moléculaire; la rapidité et l’innocuité du procédé dotent cette technique des atouts nécessaires et laissent présager un futur très prometteur

La pénétration transdermique des actifs par Electroporation - Electro-osmose

Comment cela fonctionne-t-il?

• Application sur la peau d’un champ électrique de haute tension pulsé
• Création de pores aqueux au travers des bicouches lipidiques de la couche cornée
• Transport moléculaire localement assisté au travers de ces pores

De cette façon, l’application de champs électriques de haute tension (Vpeau>100V) pulsés (1ms-10ms) sur la peau provoque une chute drastique de la résistance électrique en quelques microsecondes, suivi d’une augmentation exponentielle du transport moléculaire au travers d’une multitude de pores (max 40) crées transitoirement.

Ce transport se réalise en 2 phases :
électro-osmose pendant l’impulsion et diffusion ensuite, une fois passée la couche cornée; ce qui permet la pénétration d’environ 50 mg/cm2 de molécules actives en quelques minutes

Origine de la technique
Fin 80 – début 90, l’électroporation de barrières biologiques comme les membranes d’une seule bicouche lipidique a été exhaustivement étudiée par un grand nombre de chercheurs et mise en pratique par de nombreux laboratoires notamment pour l’introduction de molécules, gènes, ou ARN au travers de la membrane cellulaire. De la seule bicouche de la membrane cellulaire à la centaine de bicouches de la couche cornée de la peau, il n’y avait qu’un pas... qui fut franchi notamment grâce aux travaux du groupe de JC Weaver du Massachusetts Institute of Technology qui démontra dès 1993 l’efficacité de l’électroporation de la couche cornée pour la pénétration d’actifs, et aux recherches postérieures des Prof. V. Vanbever et V. Préat de l’Université de Louvain.

Développement futur
L’électroporation - électro-osmose possède tous les atouts pour reléguer au second plan les autres techniques de pénétration cutanée non invasives, et ce pour plusieurs raisons:

• efficace quantité importante d’actifs introduits en quelques minutes
• sûre : pas de sensation désagréable pour le patient, aucun risque de brûlure ou de lésion cutanée
• non limitée: pénétration assurée même pour les produits possédant des molécules de grande taille
  

L’une des conséquences les plus directes des avantages liés à la mise en pratique de cette technique futuriste, est bien entendu l’administration locale de substances médicamenteuses sans injection; à titre d’exemple, citons la possibilité pour le diabétique d’utiliser, dans un avenir proche, un bracelet–montre en contact permanent avec la peau, qui, par “electro-osmose - électroporation inverse” analysera son taux de glycémie et par “electroporation - electro-osmose directe” lui administrera la dose d’insuline nécessaire

Dans le domaine des traitements esthétiques, l’application de la technique, bien que technologiquement complexe, est aujourd’hui disponible grâce notamment à la mise au point de transducteurs corporels permettant l’application automatique d’électro-osmose – électroporation sur de grandes surfaces et en quelques minutes seulement (pour la pénétration par exemple d’actifs anti-cellulitiques ou raffermissant sans piqûre). On imagine aisément que l’efficacité relative de substances “cosmétiques” appliquées normalement par voie topique, peut acquérir une toute autre dimension grâce à l’électro-osmose – électroporation, tant pour les traitements faciaux comme corporels.

Philippe Plan

Directeur Développement Clinipro

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