Crème solaire

Une crème solaire est une crème ou une lotion utilisée dans le but de réduire l'exposition de la peau au rayonnement ultraviolet du soleil. Elle constitue à ce titre un moyen de photoprotection externe passive, fonctionnant comme un filtre ultraviolet. Ce type de produit est à utiliser en complément des autres méthodes existantes.

Pour les articles homonymes, voir Crème.

Publicité anglaise pour une crème solaire dans les années 1930.

Historique

La mention de produits destinés à protéger des rayons du soleil est retrouvée dans des papyrus datant de l'Égypte antique[1].

Au XXe siècle, le premier usage rapporté de crème solaire commercialisée date de 1923 au Japon Uviolin de Shiseido[réf. nécessaire], puis en 1928 aux États-Unis, il s'agissait d'une émulsion contenant du silicate de benzyle et du cinnamate de benzyle. Un produit à base de phényl salicylate est mis sur le marché au début des années 1930 en Australie[1].

En France, Eugène Schueller, fondateur de L'Oréal, commercialise la première protection solaire, Ambre solaire, en 1936, année des premiers congés payés[2],[3],[4],[5] (commercialisée cette année-là, cette crème avait cependant été testée l'année précédente, Eugène Schueller ayant demandé à ses chimistes de trouver une protection adéquate lorsqu'il sortait sur son voilier le long des côtes bretonnes[6]). En 1927, le couturier Jean Patou avait déjà lancé un produit solaire, l’Huile de Chaldée, mais qui agissait plus comme parfum que comme protecteur[7]. Quelques années plus tard, en 1957[8], ce sont les laboratoires RoC qui créent le premier écran solaire à très haute protection (IP 50+).

Composition

Généralités

Une protection efficace doit bloquer aussi bien les rayons UVA que des rayons UVB : les UVB (et dans une moindre mesure les UVA) peuvent causer le coup de soleil, les UVA provoquent un vieillissement prématuré de la peau, les UVA et surtout les UVB causent des cancers de la peau.

Les effets de la lumière visible et des rayons infrarouges sont habituellement sous-estimés, pourtant de récentes études[9],[10],[11] semblent indiquer qu'ils ont également des effets significatifs qui nécessitent d'être mieux connus. Une protection solaire complète devrait donc potentiellement prendre en compte ces types de rayonnements.

Un produit solaire est composé de filtres ultraviolets dans une base qui peut être une huile ou plus fréquemment une émulsion (crème ou lotion). Une émulsion aqueuse permet d'appliquer une plus grande épaisseur de produit sur la peau et n'est pas grasse au toucher.

La crème solaire contient généralement d'autres ingrédients : conservateurs, agents pour stabiliser l'émulsion, anti-radicaux libres (vitamine E ou vitamine C par exemple), épaississants, agents hydratants… La formulation tient compte du fait que le produit doit adhérer à la peau, et résister à l'eau.

Les deux familles de filtres ultraviolets

Il existe deux types de filtres ultraviolets, les filtres minéraux (ou inorganiques) et les filtres organiques. Dans l’Union Européenne ces filtres sont règlementés selon l’annexe VI du règlement (CE) n°1223/2009 du Parlement européen et du Conseil du . Ces filtres sont au nombre de 27 et divisibles en deux catégories :

  • Les filtres minéraux sont le dioxyde de titane (TiO2) et l'oxyde de zinc (ZnO). Leur mécanisme d’action repose faiblement sur l’absorption de la lumière mais surtout sur la diffusion de ses rayons. Ils existent sous forme pigmentaire, et laissent dans ce cas un film blanc sur la peau, ou sous forme nanoparticulaire (<100 nm). Le TiO2 est également sensible à la photodégradation, il est donc nécessaire qu’il soit enrobé afin d’éviter toute réaction photocatalytique. En plus de prévenir cette dégradation l’enrobage du TiO2 va permettre de le rendre dispersible dans le milieu d’addition : enrobage d’alumine pour dispersion aqueuse, de triméthoxycaprylylsilane pour une dispersion dans des silicones. Les mêmes stratégies formulatoires sont applicables au ZnO[12],[13],[14],[15]. Il est possible de retrouver d'autres composés minéraux non reconnus comme des filtres UV comme le talc ou le kaolin.
  • Les filtres organiques sont donc comme leur nom l’indique des molécules organiques. Elles permettent une protection solaire en absorbant le rayonnement UV grâce à des groupements chromophores constitués de systèmes π conjugués. Lorsque ces molécules absorbent la lumière incidente elles passent dans un état excité avant d’émettre de l’énergie sous forme de chaleur ou de fluorescence pour retourner à leur état fondamental. Ces filtres se caractérisent par une longueur d’onde d’absorption maximale qui permet de les catégoriser en filtre UVA, UVB ou à champ large (UVA et UVB). C’est pourquoi pour obtenir un spectre d’action le plus large possible et une protection efficace il est nécessaire de combiner des filtres UVA et des filtres UVB. Cependant certains de ces filtres peuvent ne pas être photostables, lors de l’absorption d’UV ils peuvent simplement se dégrader. L’avobenzone et l’octinoxate sont les deux filtres qui subissent principalement une photodégradation, associés ensemble, ils réduisent encore plus leur photostabilité. Pour pallier ce phénomène d’autres filtres UV doivent être introduit pour assurer une meilleure photostabilité telle que le bis-ethylhexyloxyphenol methoxyphenyl triazine ou l’octocrylène[12],[13],[14],[15].

Tous les produits solaires contiennent des filtres organiques ou des filtres minéraux ou les deux.

Les particules d'oxyde de titane sont moins efficaces que celle de zinc au niveau des longs ultraviolets-A. Certaine de ces nanoparticules de titane (anatase) ont aussi l'inconvénient de réagir à la lumière (photodégradation) en créant des radicaux libres. (Les particules "rutile" de dioxyde de titane sont stables, mais il est difficile de faire la différence de structure des deux cristaux sans une mesure aux rayons X)[16]. Une étude montre que l'ajout de nanoparticule de zinc (ZnO) réduit considérablement la photodégradation[17]. Ces inconvénients de l'oxyde de titane font que l'oxyde de zinc de qualité cosmétique est donc le plus souvent utilisé[18].

Malgré ce que peuvent bien spécifier les vendeurs "sans nano particule", on trouvera le zinc ou le titane sous cette forme, car les oxydes de zinc font de 30 à 200 nm, et 10 à 100 pour le titane. Plus les particules sont petites, plus la crème est transparente, plus elles seront grandes plus elle est blanche et opaque[19].

Utilisation

L'application d'un produit d'indice de protection suffisant est recommandé en cas d'exposition solaire, lorsqu'elle est inévitable. L'application est à renouveler régulièrement si l'exposition persiste. Pour obtenir la protection correspondant à l'indice de protection du produit solaire, il faut appliquer 2 mg de crème solaire par cm² de peau. L'effet de la crème diminue avec l'intensité du rayonnement et d'autres facteurs comme les frottements ou l'humidité (eau, sueur).

Les fabricants commercialisent des crèmes de jour et des fonds de teint contenant des filtres UV. On trouve également des sticks à lèvres et des produits capillaires.

Efficacité

Facteur de Protection Solaire

Le Facteur de Protection Solaire (FPS) d'une crème solaire est une mesure de son efficacité. Il indique le pouvoir protecteur d'un produit contre les coups de soleil. Il concerne donc principalement la protection anti-UVB. Le FPS est parfois noté SPF pour sun protection factor.

L'indice de protection a la même signification dans tous les pays. Il est déterminé par des tests standardisés. Le texte publié par la Commission européenne[20] stipule : « Afin de garantir la reproductibilité et la comparabilité de la protection minimale recommandée contre les rayons UVB, il convient d’utiliser la Méthode internationale d’essai du facteur de protection solaire actualisée en 2006 par les industries européenne, japonaise, américaine et sud-africaine. » Cette recommandation s'appuie sur le texte accessible auprès du Colipa[21]. Lors de ces tests, on applique une quantité de produit solaire de 2 mg par cm² sur une partie du dos de volontaires qui sont ensuite soumis à différentes doses d'UV. 24 heures après, on compare la réaction de la peau avec et sans protection solaire. On en déduit la Dose Érythémale Minimale (DEM), qui est la plus faible dose d'ultraviolet provoquant une rougeur de la peau. L'indice de protection est le rapport entre la DEM sur une zone de peau recouverte de crème solaire et la DEM sur une zone non protégée.

L'indice de protection est aussi le rapport entre la dose d'UV nécessaire pour obtenir un coup de soleil avec et sans la crème solaire. Ainsi, au laboratoire sous une source qui émet un rayonnement constant dans le temps et pour une crème qui inclut des produits photostables, si une personne a un coup de soleil au bout de 10 minutes sans protection, un IP 15 signifie qu'il faudra 150 minutes (soit 15 fois 10 minutes ou 2h30) pour obtenir le même coup de soleil avec ce produit solaire. Donc plus l'indice est élevé, meilleure est la protection, contre le coup de soleil. Mais il ne faut pas perdre de vue que toutes les personnes ne sont pas égales au regard des risques, il existe six phototypes. Les peaux claires ont besoin d'une protection plus élevée contre les UV que les peaux mates.

La protection contre les UV érythémaux (c'est-à-dire la proportion de rayons non filtrés) n'est pas directement proportionnelle à la valeur de l'IP, c'est-à-dire que de doubler le IP ne double pas la protection :

  • Un IP 2 laisse passer 50 % des UV érythémateux
  • Un IP 15 arrête 93 % des UV érythémateux (il laisse passer 1/15 soit 7 % des UV érythémaux)
  • Un IP 20 arrête 95 % des UV érythémateux, c'est-à-dire qu'il en laisse passer 5 %, soit effectivement 10 fois moins qu'un IP 2
  • Un IP 30 arrête 97 % des UV érythémateux
  • Un IP 50 arrête 98 % des UV érythémateux

L'indice de protection IP ne fournit qu'une information partielle sur la protection contre les UVA. Toutefois, des crèmes solaires à SPF très élevé ne peuvent être obtenues qu'en atténuant aussi le rayonnement UVA. En effet, ces derniers ne causent des coups de soleil que pour des doses très fortes. Cependant, ils entraîneraient davantage de dégâts à long terme que les UVB. Il n'existe pas d'indice de protection contre les UVA qui soit officiellement reconnu. L'Union européenne[20] recommande d'utiliser la méthode de la pigmentation persistante appliquée par l’industrie japonaise et modifiée par l’Agence française de sécurité sanitaire des produits de santé — Afssaps[22] ainsi que la méthode de la longueur d’onde critique. Certaines crèmes donnent quand même un indice UVA, mais les méthodes utilisées étant différentes, ne permettent pas nécessairement d'effectuer de comparaisons entre des marques différentes.

L'indice de protection permet au consommateur de choisir un produit solaire adapté, en fonction de son type de peau, de son exposition et des conditions météorologiques (plage, montagne, soin quotidien...). Certains produits n'ont pas d'IP affiché sur le flacon (= un IP de 1), ils ne revendiquent donc pas de protection solaire. C'est le cas de la plupart des autobronzants, du monoï classique et des huiles « bronzantes ».

Limites

Les crèmes solaires protègent contre les UVB et les UVA. Mais elles ont un effet pervers : les personnes qui utilisent des crèmes solaires se croient protégées du soleil et ont tendance à s'exposer plus longtemps au soleil[23]. De même, les crèmes solaires ne sont pas destinées aux bébés, qui ne doivent pas être exposés au soleil[réf. nécessaire].

Les produits solaires sont utiles mais doivent être associés à des mesures de prudence : le port de vêtements, de lunettes de soleil et d'un chapeau, la non-exposition au soleil entre 12 h et 16 h en France l'été (car le rayonnement UVB est à son maximum d'intensité) et la limitation de la durée de l'exposition.

À noter que la plupart des ingrédients des crèmes traversent la peau et se retrouvent dans le sang sans qu'il y'ait une toxicité démontrée[24].

Règlementation

Les produits de protections solaire se définissent de la manière suivante selon l’ANSM : «C’est un produit cosmétique destiné à être appliqué sur la peau pour la protéger du rayonnement ultraviolet (UV) en absorbant et/ou réfléchissant ce rayonnement. »[25]

En Europe les produits de protection solaire répondent donc au Règlement (CE) N°1223/2009 relatif aux produits cosmétiques. L’annexe VI du règlement référence les filtres UV admis dans les produits cosmétiques ainsi que les concentrations d’incorporations autorisées. Ils sont actuellement au nombre de 30, cette liste a plusieurs fois été modifiée. La dernière modification date du 21 juin 2018 et autorise l’utilisation du Methylene Bis-Benzotriazolyl Tetramethylbutylphenol sous forme de nanoparticule[26]. Les législations variées à travers le monde donnent aux produits de protections solaires des statuts différents. En Europe ces produits classés comme des cosmétiques deviennent des médicaments Over-The-Counter (OTC) aux États-Unis comme au Canada.

L’Europe impose aux cosmétiques solaires en plus de respecter l’annexe VI de la règlementation européenne un étiquetage spécifique selon leur Facteur de Protection Solaire (FPS).

Le FPS ne traduisant que la protection face aux UVB il est également impératif pour protéger des UVA que le produit démontre un niveau de protection face aux UVA au moins égal à un tiers de celui dans le domaine UVB. Il est également nécessaire que le produit ait une longueur d’onde critique (λc) supérieure ou égale à 370 nm. Cette valeur est définie comme la longueur d’onde à laquelle l’aire sous la courbe atteint 90% de l’absorption totale du produit entre 290 et 400 nm. Plus cette valeur est élevée plus le produit absorbe et donc protège dans le domaine UVA[14].

Le terme « écran total » est interdit en Europe depuis 2006 pour les crèmes solaires, car aucune d'entre elles, même à haut indice de protection, ne peut bloquer 100 % des UV.

Il existe aussi une controverse sur les risques potentiels des crèmes solaires sur la santé.

Enjeu écologique et de santé publique
Piscine à vagues par une chaude journée d'été ; contexte propice à la dispersion dans l'eau d'une grande quantité de résidus de crème solaire (dont filtres UV)
À la piscine, les enfants avalent au moins deux fois plus d'eau que les adultes[27],[28],[29],[30]
Divers animaux dont chiens et chats lapent spontanément l'eau chlorée des piscines

Provenant des parties de corps humain recouverts de crème solaire[31] un film de résidus de crème solaire est retrouvé sur les eaux littorales en mer, mais il est aussi largement répandu[32] sur les lacs de montagne (en Suisse par exemple[33],[34],[35]) et dans les cours d'eau. Les filtres chimiques et les conservateurs polluent l'eau, avec de nombreux effets écotoxicologiques et toxiques[36],[37], et ils sont difficiles à éliminer dans les stations d'épuration[38], tandis que les filtres minéraux sont non-biodégradables, à faible effets pour certains et à effets encore mal cernés lorsque présents sous forme de nanoparticules.

De nombreuses études ont été réalisées sur la possible toxicité des nanoparticules, aucune n'a pour l'instant réussi à prouver la toxicité de ces deux particules sur la peau (hormis les problèmes liés à la photodégradation). On estime donc que le risque causé par les rayons (et qui est bien connu) est supérieur au risque qui pourrait être causé par la petite taille des particules[39].

  • Les filtres minéraux (des crèmes dites « bio ») sont hypoallergéniques et photostables (ce qui en fait le produit solaire recommandé pour les sujets allergiques et les enfants)[40]. Ils étaient au début moins appréciés des vacanciers car plus difficiles à étaler et conféraient aux utilisateurs une teinte blanchâtre peu esthétique[41]. Pour améliorer l'aspect cosmétique, les laboratoires ont formulé des crèmes avec des nanoparticules, dont les effets néfastes sur l'environnement et notamment sur le phytoplancton sont avérés[42] et ceux sur la santé (ces particules entrant dans la peau) restent à évaluer[43]. Pour notre santé et celle des océans, les crèmes solaires aux formules biologiques à base de microparticules (plutôt que nanoparticules) devraient ëtre privilégiées[44].
  • Les filtres organiques sont plus faciles d'usage mais ils polluent l'eau, sont difficiles à éliminer, même par les stations d'épuration, peuvent être allergéniques et s'avérer dangereux s'ils sont ingérés par l'homme[41]. Les effets négatifs des filtres organiques sur l'environnement sont attestés par plusieurs études scientifiques :
  • Une étude menée en Suisse par le laboratoire Empa montre leur impact négatif sur les truites de rivière[41],[45],[46].
  • Selon Le Figaro en 2008, « une équipe de chercheurs italiens a démontré que, dans des zones touristiques fréquentées (Égypte, Thaïlande, Indonésie), la présence d'écran solaire dans l'eau menace les récifs coralliens. En cause : les substances chimiques qui filtrent les ultraviolets détruisent aussi les microalgues indispensables à la vie des coraux. Mieux vaut utiliser une protection de type minéral plutôt que chimique[43]. »[47],[48].
  • Des scientifiques affirment que ces filtres agiraient comme des perturbateurs endocriniens[49],[50].

L'utilisation de la crème solaire semble être l'une des causes du blanchiment des coraux et de la mort d'un nombre croissant de récifs coraux[51],[52] ;

  • La photoexcitation de composants de filtres UV inorganiques (de type nanoparticules de TiO2 et de ZnO) par le rayonnement solaire produit des quantités importantes de peroxyde d'hydrogène (H2O2), un puissant agent oxydant qui génère un stress élevé sur le phytoplancton marin. Or le corail vit en symbiose avec des microalgues marines[53].
    Les expériences conduites par D Sánchez-Quiles et A Tovar-Sánchez en 2014 montrent qu'« un gramme de ce type d'écran solaire du commerce produit jusqu'à 463 nM/h de H2O2, affectant directement la croissance du phytoplancton », soit pour plage méditerranéenne en été un excès de H2O2 à hauteur de 270 nM/jour (à partir d'environ 4 kg de nanoparticules de TiO2 libérés par les crèmes solaires des baigneurs, estimation minimale). Selon les auteurs, « Les nanoparticules de TiO2 sont devenues le principal agent oxydant entrant dans les eaux côtières, avec des conséquences écologiques directes sur l'écosystème »[53].
  • L'Oxybenzone (1 à 10 % des crèmes solaires) entraine des malformations des larves du corail Pistilla Stylophora et endommage leur ADN[54].
  • Les nanoparticules de dioxyde de titane se dispersent dans l'eau et se retrouvent dans les organismes filtreurs (huîtres et moules notamment[55]) ou les cellules d'autres animaux marins[53].
  • selon Birkhäuser (2016), « la plupart des filtres chimiques se montrent aussi être des perturbateur endocrinien » pour les poissons[56]. Ils miment principalement les œstrogènes[57],[58] et à ce titre sont susceptibles de causer chez les animaux aquatiques « des dommages aux organes reproducteurs, des anomalies du développement sexuel et une altération de la fécondité »[59],[60].

De nouvelles crèmes solaires présentée comme neutres pour le corail permettent de se protéger tout en préservant le milieu marin. La solution de protection la plus respectueuse du milieu marin reste le port du tee-shirt[61].

Économie

En 2005 en France, 12,6 millions de tubes de crème solaire ont été vendus pour un chiffre d'affaires de 190 millions d'euros[62].

Notes et références
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