L’absorption percutanée est une méthode permettant de mesurer quantitativement le passage d’une molécule au travers des différentes couches de la peau jusqu’à atteindre le système sanguin, qui distribuera la molécule au travers du corps humain. Effectivement, la peau, malgré la présence de la couche cornée, n’est pas imperméable. Pratiquement toutes les substances peuvent la traverser, de façon plus ou moins rapide en fonction de différents facteurs (Mélissopoulos & Levacher, 1998).
1.6.1. Facteurs influençant la perméabilité de la peau
Les facteurs influençant la perméabilité de la peau peuvent être regroupés en deux catégories : les facteurs biologiques et les facteurs physicochimiques. Les premiers reflètent les variations interindividuelles au niveau cutané. Parmi ceux-ci se retrouvent les caractéristiques de la peau, soit entre autres l’épaisseur et l’hydratation de sa couche cornée, sa température et son flux sanguin.
1.6.1.1. Les facteurs biologiques
Plus le stratum corneum d’une peau saine est épais, moins celle-ci sera perméable. De même, un renouvellement rapide de cette couche épidermique permet un ralentissement de l’absorption au travers de la peau en ne permettant pas aux principes actifs de s’y accumuler (Fernandez, 2008). À l’opposé, une augmentation de la température favorise l’absorption percutanée (Chang & Riviere, 1991) tout comme le fait une augmentation du flux sanguin. Effectivement, un flux sanguin plus élevé signifie que les principes actifs sont éliminés plus rapidement du derme. Le gradient de concentration dans la peau est donc plus élevé, ce qui favorise la diffusion au travers de celle-ci (Barry, 1983). Une bonne hydratation du stratum corneum permet également de favoriser l’absorption percutanée (Blank, 1952).
Les caractéristiques de la personne elle-même telles que son âge et origine ethnique font également partie des facteurs biologiques. De fait, une personne plus jeune aura tendance à avoir une peau plus perméable qu’une personne plus âgée (Feldmann & Maibach, 1970). De même, une peau noire sera généralement moins perméable qu’une peau caucasienne (Drill, et al., 1980). Il est à noter que le sexe de la personne ne semble pas avoir d’influence sur la perméabilité de la peau (McCormick & Abdelrahman, 1991).
1.6.1.2. Les facteurs physicochimiques
Les facteurs physicochimiques, quant à eux, sont reliés à la formulation des principes actifs. Ils incluent entre autres certaines propriétés de ces derniers de même que le pH et la nature de la formulation. Le poids moléculaire du principe actif utilisé a ainsi de l’influence sur la perméabilité. En effet, il doit être inférieur à 100 000 daltons pour que la molécule puisse être absorbée par la peau. Un poids inférieur à 600 daltons favorisera en outre une plus grande diffusion transcutanée (Barry, 2004). Le caractère lipophile de la molécule a également de l’importance puisque le stratum corneum ne permet principalement que l’absorption des molécules amphiphiles ou moyennement lipophiles (Fernandez, 2008). Le pKa du principe actif, combiné au pH cutané, influencera également la perméabilité. En effet, de ces derniers dépendra le pourcentage de la molécule présente sous forme ionisée, une forme qui semble se distribuer moins facilement, diminuant ainsi l’absorption percutanée (Croutham, et al., 1971; Lopez, et al., 1996). La formulation du principe actif influencera également la perméabilité. En effet, si les excipients ont un pH acide, cette dernière sera réduite. À l’inverse, la présence dans la formulation de certaines molécules telles que l’éthanol et le diméthylsulfoxide aura l’effet opposé (Fernandez, 2008).
1.6.2. Les voies de passage
Le passage des molécules au travers de la peau peut s’effectuer par deux voies différentes : la voie transépidermique et la voie par les annexes cutanées. La première voie se sous- divise en deux types de passage, soit le passage transcellulaire et le passage intercellulaire. Le passage transcellulaire implique le passage de la molécule au travers des cornéocytes, en alternance entre des structures lipophiles et hydrophiles alors que, dans le passage intercellulaire, la molécule diffuse entre les cornéocytes (Potts & Francoeur, 1991; Schaefer & Redelmeier, 1996). La voie par les annexes cutanées, quant à elle, est caractérisée par le passage des molécules soit par les follicules pilo-sébacés, soit par les glandes sudoripares (Scheuple & Blank, 1973). Le premier est majoritairement employé par les grosses molécules ayant un groupement polaire (Scheuple, 1967) alors que le deuxième l’est par certains composés hydrophiles ayant un petit poids moléculaire de même que par des
électrolytes, ces derniers diffusant dans le liquide aqueux des conduits sudoripares (Pinnagoda, et al., 1990).
Figure 1.14 Les voies de passage au travers de la couche cornée (Tirée de (Schaefer & Redelmeier, 1996))
1.6.3. Le flux
L’absorption percutanée peut être caractérisée par le calcul du flux, c’est-à-dire la quantité de la molécule étudiée qui est diffusée par unité de surface de couche cornée et par unité de temps. Il est calculé à l’aide de la formule suivante :
où J est le flux en μg.cm-2.h-1, Q est la quantité de la molécule absorbée en μg, S est l’aire
de la couche cornée en cm2 et t est le temps de contact de la substance avec la peau en h. Le
graphique du flux en fonction de la concentration de la molécule donne une droite dont la pente correspond au coefficient de perméabilité (Kp) qui est caractéristique de la molécule étudiée. Ce dernier est indépendant de la concentration, mais dépend d’autres facteurs tels
J Q
que l’épaisseur de la peau (e) et des coefficients de partage (Km) et de diffusion (D) selon l’équation suivante (Mélissopoulos & Levacher, 1998; Schaefer & Redelmeier, 1996).
1.6.4. Les coefficients de diffusion et de partage
Le coefficient de diffusion caractérise la résistance du milieu face à la diffusion de la molécule au travers de la peau. Le calcul de ce coefficient implique la température du milieu, le rayon de la molécule étudiée de même que la viscosité du milieu. De son côté, le coefficient de partage caractérise l’affinité de la molécule pour le milieu aqueux et la membrane cutanée (Beetge, et al., 2000). On le calcule donc à l’aide des concentrations de la molécule dans le solvant organique et dans l’eau. Une distribution en faveur du solvant organique donnera un coefficient de partage plus élevé et bien souvent une plus grande perméabilité.
1.6.5. La méthode
La perméabilité d’un échantillon de peau ou d’un substitut cutané en présence d’une molécule peut être mesurée à l’aide de cellules à diffusion de type Franz (Franz, 1975). L’échantillon est placé et tenu fermement à l’aide d’une pince entre les deux chambres de la cellule à diffusion (compartiments donneur et receveur). Le compartiment receveur est rempli avec du milieu de culture et est maintenu à 37°C sous agitation. La molécule étudiée est déposée sur l’échantillon dans le compartiment donneur et le milieu du compartiment receveur est prélevé à des temps définis. Ce type de système d’absorption est dit statique. Il existe également des systèmes plus complexes avec des cellules dynamiques dans lesquelles le milieu receveur est constamment renouvelé. Le système de cellules à diffusion de type Franz n’est pas limitant quant aux molécules étudiées. La contrainte de ce côté provient de l’appareil utilisé pour analyser les prélèvements. Un compteur à scintillation liquide permet une analyse assez facile, ne nécessitant pas de développement de méthodes analytiques complexes. Toutefois, il nécessite l’emploi de molécules radioactives, ce qui
KpKm D
peut devenir rapidement contraignant. L’analyse des prélèvements peut également s’effectuer par chromatographie, permettant l’utilisation de molécules non marquées. Les analyses de perméabilité avec le système de cellules à diffusion de type Franz permettent de mesurer la quantité de molécules ayant passé au travers des différentes couches de la peau en fonction du temps, de même que la vitesse de passage (flux).
Figure 1.15. Cellule de Franz statique (Tirée de (Jean, 2010))