Brevet FR2371684A1 — publié le 19780616

La présente invention consiste dans la réalisation d'un dispositif destiné à reproduire certains phénomènes de comportement d'un tissu vivant (comme la sudation) de les mesurer par des moyens électriques ou physiques et d'en constituer un étalonnage. Cet étalonnage servira de référence lorsque le tissu fixé sur le dispositif subira un traitement par des produits cosmétologiques. Le dispositif objet de l'invention se présente comme une demi cellule d'électrolyse ne comportant que le compartiment cathodique d'une cellule complète simulant une réserve sanguine. Ce compartiment rempli d'électrolyte est obturé par le tissu à tester (représentant la peau), lui même soumis à un champ électrique par l'intermédiaire d'électrodes judicieusement placées et polarisées afin de créer un phénomène d'échange et de sudation classiquement observé avec des tissus vivants ordinaires.On suivra les variations de propriétés electriques ou d'impédance de la membrane lorsqu'on stimulera sur celle-ci un phénomène tel que la sudation, avec ou sans application de produits cosmétologiques. La sudation étant artificiellement générée par l'effet électroosmotique phénomène observable sur une peau naturelle et vivante. Rappelons que celle ci est formée de deux types de tissus non conducteur d' électricité répondant à une dualité embryologique : l'un superficiel,épithé- lial , l'autre sous jacent le derme de nature conjonctive. L'application de tous produits cosmétologiques ou hygièniques s 'effec- tuant sur la surface de la peau agit donc sur l'épiderme ; c'est la composition et le métabolisme de ce dernier qui retiendra notre attention, ceci afin de simuler son fonctionnement. La sous couche de la peau ou derme ntin- tervenant que dans la mesure où les propriétés d' imperméabilité ou de perméabilité, vis-à-vis de toxines ou de substances nutritives de l'épiderme sont mises en défauts, le dispositif a été construit afin de contrôler ses dites propriétés et leurs altérations. L'épiderme naturel est composé dé plusieurs assises cellulaires épithéliales superposées,de l'intérieur vers l'extérieur on note - la couche basale ou assise germinative la plus profonde n'est constituée que par une seule rangée de cellules positives, implantées verticalement sur le derme, - le corps muqueux de Malpighi ou couche filamenteuse forme la plus grande partie de l'épiderme, - la couche granuleuse composée de quelques cellules aplaties, - au dessus de la couche granuleuse on trouve une couche cornée Darti- culièrement épaisse au paume des mains et à la plante des pieds. Les couches granuleuses et cornée sont absentes sur les deux muqueuses (lèvres et parties génitales) et peuvent etre considérées comme n'intervenant pas dans les échanges derme-épiderme. L'épiderme est relié au derme par une zone dite dermoépidermique appe lée membrane basale dont la charge électrique est négative. Cette zone assure l'adhérence du derme à l'épiderme et est composée d'un réseau de fibres réti culiniques et traversée par les canauxsudorifères et les entonnoirs pilosé bacés. Le métabolisme de l'épiderme se ramène à l'action germinative des cellules basales qui donnent naissances aux couches cellulaires sus jacentes. Les cellules de la couche de malpighi progressent constamment de la profondeur vers la surface et se reproduisent par division mitotique. Les échanges chimiques d'une peau s'effectuent essentiellement au niveau de la couche basale abstraction faite des phénomènes de kératinisation, phénomène transformant les protéines globuleuses des cellules målpighiennes en protéines fibreuses allongées et flexibles de la couche cornée. Ainsi, la mélanogénèse qui est à l'origine du brunissement volontaire ou involontaire de la peau sous l'action du soleil est produite au niveau des cellules basales. Cette réaction consiste en la transformation de pro nigment incolore amende par le sang en pigment cutané qui donne au tégument sa teinte plus ou moins brune. En outre, la sécrétion sudorale est un autre phénomène bien connu de la peau. L'expulsion de la sueur est observée au niveau de l'orifice des canaux sudorifères qui traversent la jonction deinio-épidermique et qui debou- chent dans la couche de lalpig'ni. Ce phénomène de sudation est constant (perspiration) ou occasionnelle (transpiration) et est provoqué par un phénomène connu l'électroosmose. Elle varie en fonction du sexe (feminin) et obéit au incitations nerveuses provoquant une polarisation électrique. La sueur est composée de 990/1000 d'eau, 5/1000 de sels minéraux (chlorure de potasium) et 5/1000 de matières organiques (urée et acide hyaluronique). En résume, la peau est soumise à des échanges que l'on favorise généralement (ex.mélanogénèse), elle assure une élimination importante d'eau et d'urée que- l'on régule parfois par des produits cosmétologiques. Cette double fonction nous oblige à imaginer une membrane qui adaptée sur notre dis positif pourra simuler les échanges naturellement observés et décrits précédemment. Ainsi, un certain type de tissus organiques non conducteur de l'électricité polarisé négativement imperméable au cations, mais dont la porosité n'interdit pas un phénomène d'électroesmose devrait nous permettre de simuler électriquement le phénomène naturel de la sudation.On emploi soit des membranes synthétiques électrisables soit des membranes animales que l'on réactive par une hydratation à l'eau distillée. Les échanges chimiques intervenant au niveau de la couche basale pourront être simulé par l'action conjuguée d'un courant d'électrolyse et le fonctionnement-du tissu comme membrane échangeuse d'ions. Les variations d'échange et de flux électroosmotiques provoquées par l'influence de produits cosmétologiques seront suivies en appréciant la variation d'impédance électrique de la membrane. On sait, que la peau qui a une charge électrique négative doit absorber des anions et rester imperméable aux cations. L'invention objet du présent dépôt consiste~donc à réaliser un dispositif constitué d'une cellule d'électrolyse composer d'un compartiment négatif (cathode) et contenant une solution conductrice acide de composition voisine de celle de la sueur. Le compartiement anodique sera concrétisé par une membrane échangeuse d'ions négative ou un tissu animale similaire pouvant être imperméable aux cathions et absorber les anions. Ce tissu figurant la couche basale de la peau est soumis aux échanges chimiques. Il est recto vert d'un composé fortement hydrophile (gélatine) de faible épaisseur, reconstituant la couche de malpighi. Cette couche hydrophile sera imprégnée d'une solution similaire à celle de la sueur et sera constamment hydratée par le passage de l'électrolyte à travers la membrane. Ces échanges et ce passage d'eau seront provoqués par des électrodes polarisés qui assureront l'établissement du champs électroosmotique au niveau de la membrane. L'anode étant située sur la partie externe de la membrane placée entre celle ci et la couche hydrophile reconstituant la couche de mal pighi Ces électrodes, cathodes et anodes, serontpolariséespar une source de courant continu maintenant la polarité naturelle de# la peau créant ainsi un phénomène de sudation. En outre, on controlera les variations d'impédance de la membrane en surimposant un courant alternatif à ces électrodes et en appréciant le déphasage électrique provoqué.En effet, les variations d'échan- ges chimiques vont modifier la constante diélectrique de la membrane et son impédance complexe qui pourront être atteintes par des mesures électriques de déphasage. Quelques dispositions particulières sont apportées à ce dispositif afin de tendre vers une identification complète du fonctionnement de l'épiderme. Citons : ~ une thermostatisation de l'ensemble de la cellule. - un maintien sous pression de quelques centimètres d'eau la cellule afin de simuler la pression sanguine. Lorsque l'on voudra étudier l'influence d'un composé de cosmétologie on appliquera au niveau du composé hydrophile la pommade ou le produit à tester. Son action chimique ou son action imperméabilisante agira soit sur l'échange de la membrane et l'impédance électrique du tissus, soit sur le phénomène électroosmotique et le champ électrique. Après étalonnage et comparaison avec des essais sans produits d'addition on pourra évaluer l'action agressive ou nutritive de ce produit de cosmétologie. La présente invention objet de ce dépôt permet d'élimi- ner de nombreux inconvénients inhérents au montage connus - subjectivité et empirisme que peut produire une appréciation visuelle in vivo, - imprécision chiffrée des observations in vivo, - résultats incomplets et partiaux obtenus à partir d'essais sur gélatine pure, - interprétation tronquée provoquée lors d'essais effectués sur membrane échangeuse d'ions soumise seulement à une action électroosmotique. Le dispositif précedemment décrit possède de nombreux avantages et notamment : - reproduction fidèle du métabolisme naturel de l'épiderme, - précision dans l'appréciation chiffrée des propriétés d'échanges de la peau, - souplesse dans le contrôle et la mesure de la cinétique d'échanges de l'épiderme quelque soit l'alteration artificiellement provoquée sur la simili peau, altération créée par l'essai de produits de cosmétologie, - simulation de différentes caractéristiques des peaux vivantes permettant de caractériser et de classer les qualités nutritives des produits de cosmétologie utilisés dans le commerce, - analyse et détermination des altérations produites, - adaptation à la mise au point de nouveaux produits, - contrôle de l'action de produits et expertise de la qualité de ceuxci à l'aide de résultats chiffrables, - mise en oeuvre peu onéreuse et aisément applicables à tous les laboratoires de contrôle de fabrication de ces produits. L'invention sera mieux comprise grâce aux dessins annexes qui ne sont donnés qu'à titre d'exemple non limitatif. On trouve sur les figures 1 et 2 de la planche 1/II la cellule d'électrolyse et la membrane d'essai soumise à une simulation du fonctionnement de l'épiderme. La figure 3 de la planche 2/II représente le schéma électrique de mesure de l'impédance de la simili peau. En reportant à la figure 1 de la planche 1/II on trouve la cellule d'électrolyse en verre (4) contenant un électrolyte constitué d'une solution aqueuse de chlorure de potassium de concentration égale à 5/1000 en poids. Cette cellule est thermostatisée par une double enveloppe (13) où circule une eau maintenue à 370 circulation favorisée par les orifices (14). La cathode de grande surface (10) constituée d'un métal inoxydable comme le platine est fixée à la cellule par le bouchon vissé (8) et rendu étanche à l'aide d'un joint et d'un filetage moulé sur verre (11). Un second bouchon vissé (7) permet de remplir la cellule, il est muni d'une mise en pression par l'intermédiaire d'un robinet de verre (12). La membrane complexe (6) obture l'orifice de plus grandes surfaces et constitue la simili peau. Un robinet de vidange (9) permet d'évacuer l'électrolyte. Une électrode impolarisable (5) servira de sonde de référence lors mesures d'impédance. La membrane complexe maintenue par un bouchon vissé métallique (6) est représentée sur la figure 2. Le contact électrique de polarisation de cette membrane est assurée par la fiche femelle (21). La membrane elle même est constituée d'une triple épaisseur, la première (1) est un tissu animale (peau de vessie) ou une membrane échangeur d'ions type cathonique chargées négativement ou tout tissu agissant comme un absorbeur d'anions et imperméable aux cations et simulant la couche basale. Sur ce tissu (1) on a placé un réseau (2) de conducteur électrique très fin en or ou en métal inoxydable permettant de prélever le potentiel électrique en 21 . Enfin, un film de gélatine imprégné d'électrolyte (3) d'épaisseur inférieur au 1/10 de mm reconstitue la couche de maphighi . Ce film (3) ou l'interface (2)(3) recevant le produit à tester. de la planche 2/II En se reportant à la figure (3)/on trouve le schéma électrique permettant d'apprécier les variations du champ électrique de la membrane ou son impédance. Un analyseur et générateur de signaux sinusoîdaux commande un potentiostat électronique (15). Cet ensemble impose un champ électrique entre l'électrode de travail constituée par la membrane (6) et une sonde (5) située sur la cellule (4). On contrôle la tension par un millivoltmètre (18) et l'allure du signal alternatif sur l'oscilloscope (20). Le courant débité par l'électrode (6) et fournit par le potentiostat est contrôlé sur le circuit de l'électrode (10) à l'aide de la résistance étalon (19) dont la variation de chute de tension est observée par le millivoltmètre (17). La cellule (4) peut comporter une batterie de membrane ou de dispositifs simili peau disposés suivant (62) (63) (64) par exemple, cette disposition permettant un montage de contrôle en différentiel. Dans une version de l'invention non décrite on utilise une cellule d'électrolyse de verre et comportant un compartiment anodique et cathodique contenant leurs électrodes et séparés par la membrane à tester. C'est une cellule d'électrolyse classique avec des électrodes non contigues à la membrane. Sur ce dispositif les mesures d'impédance de la membrane peuvent être réalisées en fonction de son traitement avec le même succès que dans la cellule décrite et schématisée. FONCTIONNSD3NT Sur la cellule (4) on a monte les électrodes (5) , (10) et (6). Cette dernière étant polarisée électriquement en s'aidant de contact électrique placé sur le bouchon obturateur (6) relié au fin réseau de fils d'or situé entre la membrane ou le tissu animal (1) et la gélatine (3). Une solution acqueuse de chlorure de potassium de concentration 5/1000 en poids est enfermée dans la cellule (4) maintenue sous une pression de îinm d'eau et thermostatisée à 375. L'ensemble des électrodes est connecté au potentiostat (15) qui polarise la cellule afin de créer un flux électroosmotique. Lorsque le champ électrique est appliqué on apprécie le temps nécessaire pour qu'un potentiel stable s'établisse au niveau de l'électrode (6), ce potentiel étant mesuré par rapport à la sonde (5) et apprécié à l'aide du millivoltmètre (18).On vérifiera que le courant débité est nul, négligeable, ou constant en appréciant sur la résistance (19) la chute de tension. Lorsque l'état stationnaire est atteint on applique une tension sinusoîdale (amplitude de Z # 50mi) à fréquence variable à l'aide du générateur analyseur de fonction (16).Les réponses en fréquence seront enregistrées sur l'oscilloscope (20) analysé par (16). Les variations du déphasage restituées par (16) en fonction de la fréquence de balayage du signal sinusoîdale permettra de tracer le diagramme des variations dtimpédance de la membrane et d'atteindre ses caractéristiques électriques (impédance Faradique). L'étalonnage ainsi obtenu on repète l'opération avec le produit à tester imprégné sur la gélatine placée sur la membrane (toujours dans les mêmes conditions.) Les résultats sont exploités à partir soit de la mesure du temps nécessaire à l'établissement du potentiel d'équilibre soit à partir de la mesure de la variation d'impédance REVENDiCATIONS 1/ Dispositif de simulation électrique et chimique de certaines fonctions de la peau et particulièrement de l'épiderme dont on recrée partiellement le métabolisme afin de mesurer quantitativement l'action des produits de cosmétologie de les classer qualitativement ou d'apprécier leur efficacité caractériser en ce qu'il comporte une cellule d'électrolyse celle ci munie d'une électrode d'une sonde et obturée par une membrane ou un tissu i t animal quelconque recouvert d'une couche hydrophile de tissu polarisé négativement reste imperméable auxcationset absorberles anions lorsque l'on polarise, la dite cellule contient un électrolyte à base de chlorure de potassium thermostatéa et maintenuesous une faible surpression l'appréciation des variations des propriétés électriques et chimiques de la membrane ou du tissu est obtenue soit en polarisant cette membrane et en suivant le temps nécessaire à son équilibre soit en appréciant la variation de son impédance par des mesures en courant alternatif, les résultats sont atteints par comparaison 2/ Dispositif suivant la revendication 1 caractérise en ce que le moyen permettant de simuler le fonctionnenent de l'épiderme c'est-à-dire être imperméable ~cations et absorber les anions,est une membrane organique animale ou synthétique polarisée négativement et fonctionnant comme une membrane cathionique dans un électrolyte de chlorure de potassium 3/ Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce que le moyen permettant d'être imperméable aux cations et de réaliser le fonctionnement partiel de l'épiderme est une membrane polarisée électriquement au moyen d'une anode métallique insérée entre la face extérieure de la membrane organique & nrevetemnt hydrophile qui peut être de la gélatine 4/ Dispositif suivant la revendication caractérisé en ce que la simulation des conditions naturelles du fonctionnement d'une peau est obtenue au moyen d'une thermostatisation de -la cellule à 370 du maintien sous pression de quelques cm d'eau de l'électrolyte de chlorure de potassium enfermée dans la cellule et dont la concentration est voisine de celle de la sueur naturelle 5/ Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'action de produits cosmétologiques est appréciée par la mesure de variations d'impédance de la membrane déterminée au moyen d'un analyseur de Fonction de transfert déterminant le déphasage créé par la membrane lorsqu'elle est soumise à la perturbation d'un courant électrique alternatif. 6/ Dispositif suivant la revendication 5 caractérisé en ce que lesdépha- sages sont appréciés sur ensemble de la cellule au moyen d'une cathode etd'une anode constituées par des électrodes peu spolarisables en or ou en platine et faiblement polarisée soumis à la perturbation d'un faible courant alternatif de quelques millivolts. 7/ Dispositif suivant la revendication 5 et 6 prises dans leur ensemble caractérisé en ce que le moyen permettant d'apprécier l'efficacité d'un produit cosmétologique peut être obtenue par le temps pris par la membrane à revenir à son état d'équilibre durée définit par le temps pris par le potentiostat pour revenir au potentiel initiale lui même mesuré sur un millivoltmètre à haute impédance branché sur une résistance étalon placée dans le circuit de polarisation.