Acide hyaluronique
Acide hyaluronique
L’acide hyaluronique et son sel sodique, l'hyaluronate de sodium, sont des composants importants de l’organisme et se trouvent presque partout dans le corps.
Le poids moléculaire est crucial pour les propriétés de l’acide hyaluronique. De manière générale, l’acide hyaluronique à haut poids moléculaire possède des propriétés anti-inflammatoires et immunosuppressives et est impliqué dans certaines expressions géniques, tandis que l’acide hyaluronique à faible poids moléculaire a montré des propriétés antioxydantes, inflammatoires et immunostimulantes.
Ce qui est commun à tous les types d’acide hyaluronique, c'est sa capacité exceptionnelle à lier l'eau, ce qui permet d'apporter de l'hydratation et du volume, par exemple, à la peau. L'hydratation est un composant fondamental de la peau et fait souvent partie des solutions pour maintenir une peau saine et fonctionnelle. Les conséquences d'une hydratation réduite de la peau peuvent être multiples – comme une peau sèche qui a une barrière moins efficace, ce qui augmente le risque d'infections. La peau sèche augmente également le risque d'allergies et la capacité de cicatrisation de la peau est altérée lorsque l'hydratation est insuffisante. Dans de nombreux problèmes de peau, il existe une corrélation avec un manque d'hydratation. La peau vieillissante est également caractérisée par une teneur en eau réduite.
PUCA PURE & CARE utilise un hyaluronate de sodium extrait de la bactérie Steptococcus. Il s’agit d’un mélange de 10 % de poids moléculaire faible et 90 % de poids moléculaire moyen.
PRODUITS AVEC DE L’ACIDE HYALURONIQUE
ACIDE HYALURONIQUE
UNE STRUCTURE CHIMIQUE SIMPLE MAIS INTÉRESSANTE
L'acide hyaluronique est un glycosaminoglycane naturellement présent – un biopolymère de disaccharides avec des propriétés physiques, chimiques et biologiques très particulières. Ses propriétés dépendent fortement du poids moléculaire, qui peut varier de 10 à 1000 kDa (1). Ainsi, le nom acide hyaluronique, ou hyaluronane comme il est également appelé, ne désigne pas simplement une molécule avec une structure spécifique, mais englobe toutes les longueurs de chaîne qui se produisent avec cette structure répétitive particulière des deux molécules de sucre, l'acide D-glucuronique et le N-acétyl-D-glucosamine – voir la figure 1.
Comme l'acide hyaluronique couvre une large gamme de molécules, on les divise souvent en groupes basés sur leur poids moléculaire. Il n'y a pas de consensus total sur les limites de chaque groupe, mais elles sont généralement définies comme suit : 40-500 kDa pour les poids moléculaires faibles (LMW), 500-2000 kDa pour les poids moléculaires moyens (MMW) et > 2000 kDa pour les poids moléculaires élevés (HMW).
La structure de l'acide hyaluronique est une chaîne enroulée sans ramifications et se compose de 500 à 50 000 monosaccharides, mesurant jusqu'à 10 nm – bien que généralement environ 1 nm (2). Ce sont des molécules relativement grandes. À titre de comparaison, un cheveu a un diamètre d'environ 80 000 à 100 000 nm.
Figure 1. La structure de l’acide hyaluronique. Ici, vous pouvez voir les deux unités de disaccharides qui composent l’unité moléculaire de l’acide hyaluronique. Sur le côté gauche de la figure, on voit un acide D-glucuronique, qui est lié à une N-acétylglucosamine avec une liaison glycosidique 1→3. Cette N-acétylglucosamine est liée à l'acide D-glucuronique suivant par une liaison glycosidique 1→4, qui est liée à la dernière acétylglucosamine sur la figure via une liaison glycosidique 1→3. Le « N » signifie qu’il peut y avoir de nombreuses répétitions de cette structure.
Contrairement aux autres glycosaminoglycanes, tels que le sulfate de chondroïtine, le sulfate de dermatane et l’héparine, l’acide hyaluronique n’est pas sulfaté, c’est-à-dire qu’il n’a pas de groupe sulfate, et de plus, contrairement aux autres glycosaminoglycanes, l’acide hyaluronique n’est pas synthétisé à l’intérieur de l'appareil de Golgi de la cellule, mais par des protéines situées dans la membrane cellulaire. Les glycosaminoglycanes ont de nombreuses fonctions dans et autour des cellules. Elles contribuent par exemple à la régulation de la croissance cellulaire, à la formation des vaisseaux, à divers processus neurologiques et à combattre les infections.
Le nom « hyaluronane » a été introduit en 1986 pour adapter le nom d'origine, acide hyaluronique, à la nomenclature en vigueur des polysaccharides. Mais aujourd’hui on utilise souvent le nom d’acide hyaluronique. Le sel de sodium correspondant est l’hyaluronate de sodium, et dans ce cas l’atome d’hydrogène dans la partie acide D-glucuronique est remplacé par un sodium, qui n’est que faiblement lié. La molécule se présente donc sous forme d’anion, c’est-à-dire qu’elle est chargée négativement. Dans le corps, l’acide hyaluronique se présente principalement sous forme anionique. Dans la nomenclature INCI, on parle d’« acide hyaluronique » et de « hyaluronate de sodium », et on utilise le plus souvent ces deux versions dans les nombreuses applications que possède l’hyaluronane.
(1) kDa = kilo Dalton (1000 Da). Unit of mass, which corresponds to g / mol and is used to express how much a molecule weigh is. For example, one water molecule weighs about 18 Da.
(2) nm = nanometer. 1 nm = 0.0000001 cm
ACIDE HYALURONIQUE
- FOREKOMST, BIOSYNTESE OG NEDBRYDNING
L'acide hyaluronique a été isolé pour la première fois des yeux de bétail en 1934 – aujourd'hui, on sait qu'il se trouve presque partout dans le corps humain et qu'il présente la même structure que celle que l'on trouve chez la plupart des animaux et même dans certaines bactéries. La structure chimique de l'acide hyaluronique a été identifiée dans les années 1950.
La plus grande concentration d'acide hyaluronique chez l'homme se trouve dans l'œil, le liquide articulaire et le cartilage, mais la plus grande quantité se trouve dans la peau – environ 50 % de l'acide hyaluronique du corps est situé dans la peau, principalement dans le derme. Plus précisément, l'acide hyaluronique se trouve principalement dans la matrice extracellulaire autour des cellules, où il constitue un composant principal aux côtés du collagène et d'autres glycosaminoglycanes dans la structure de soutien et de protection autour des cellules.
Ce qui est particulièrement intéressant avec l'acide hyaluronique, c'est qu'il peut lier une grande quantité d'eau, ce qui le rend très important pour maintenir l'hydratation et le volume des tissus. On a découvert que, dans la peau jeune, la majeure partie de l'acide hyaluronique est sous forme "libre", ce qui lui permet de lier une grande quantité d'eau, tandis que dans la peau plus âgée, il est davantage lié à des protéines et à d'autres structures, ce qui diminue sa capacité à lier l'eau.
Une personne pesant 70 kg contient environ 15 g d'acide hyaluronique, et environ 1/3 de cette quantité est métabolisée chaque jour – c'est-à-dire qu'une grande partie est dégradée et reconstruite chaque jour.
La biosynthèse de l'acide hyaluronique est régulée par les protéines Hyaluronan synthase (abrégées HAS), dont il existe trois types chez les mammifères : HAS-1, HAS-2 et HAS-3, qui synthétisent chacun des longueurs différentes d'acide hyaluronique. Ces protéines sont transmembranaires, c'est-à-dire qu'elles sont situées dans et traversent toute l'épaisseur de la membrane cellulaire. Elles assurent que la synthèse elle-même se déroule à l'intérieur de la cellule, tandis que la chaîne en croissance émerge progressivement à l'extérieur de la cellule.
La plupart des cellules du corps ont la capacité de synthétiser de l'acide hyaluronique. Dans la peau, ce sont principalement les fibroblastes qui assurent cette synthèse, ce qui est notamment accru lors de la cicatrisation des plaies.
La vitesse de dégradation de l'acide hyaluronique varie selon les endroits dans le corps. Par exemple, l'acide hyaluronique a une demi-vie de 2 à 5 minutes dans le sang, environ 1 jour dans la peau, 1 à 3 semaines dans le cartilage et environ 10 semaines dans l'œil. Le processus de dégradation peut se faire par des enzymes ou par des radicaux libres (oxydation) – mais il est difficile à étudier et on ne sait pas exactement comment la répartition entre ces deux types de processus se fait. Les enzymes responsables de la dégradation s'appellent les hyaluronidases (abrégées HYAL) – il existe au moins 7 types d'enzymes de type hyaluronidase, dont HYAL-1 est particulièrement présente dans le sérum. Les produits de dégradation sont des oligosaccharides et de l'acide hyaluronique à faible poids moléculaire. La dégradation par les radicaux libres est un processus d'oxydation qui se produit, par exemple, sous l'effet des rayons UV et à des pH faibles ou élevés.
Acide hyaluronique
- UNE MOLÉCULE AVEC DE NOMBREUSES FONCTIONS DANS LE CORPS
L’acide hyaluronique est très hygroscopique, c’est-à-dire qu’il a une très grande capacité à retenir l’eau, et c’est précisément cette propriété qui confère à l’acide hyaluronique plusieurs de ses fonctions. Il a été mesuré que l’acide hyaluronique peut retenir environ 1 000 fois son propre poids en eau. Plus le poids moléculaire est élevé, plus la propriété de liaison à l’eau est élevée. Cela signifie que l’acide hyaluronique est un très bon humectant et, parce qu’il lie tellement d'eau, il donne également du volume. De plus, il procure un effet lubrifiant et une certaine viscosité. 1 % seulement d’acide hyaluronique ajouté à de l’eau donne un gel plutôt visqueux aux propriétés rhéologiques particulières : Il est pseudo-plastique et viscoélastique, ce qui signifie que la viscosité diminue lorsqu’on applique une contrainte ou une pression sur le gel et qu’il possède une certaine capacité élastique, ce qui est important pour son effet lubrifiant, stabilisant et amortisseur. Par exemple, dans les articulations et dans d’autres endroits du corps où il y a du mouvement, l’effet lubrifiant est important.
Au niveau cellulaire, l’acide hyaluronique aide à réguler la migration des cellules. La matrice hydratée fournie par l’acide hyaluronique facilite la migration cellulaire, ce qui est important dans de nombreux processus de l’organisme. Par exemple, lors de la cicatrisation des plaies et de la formation de nouveaux vaisseaux sanguins, le système immunitaire dépend fortement de la capacité des cellules à se déplacer dans les tissus. De même, une importante migration cellulaire se produit au cours du développement du cancer.
De nombreuses études ont été menées sur le rôle de l'acide hyaluronique dans le processus de cicatrisation des plaies, un processus très complexe, impliquant de nombreux "acteurs" cellulaires et moléculaires. Le processus de cicatrisation peut être divisé en plusieurs (partiellement chevauchants) stades : hémostase, inflammation, prolifération cellulaire et remodelage. L'hémostase consiste à arrêter le saignement – le sang se coagule. Pendant la phase inflammatoire, la zone est "nettoyée", ce qui signifie que les cellules endommagées et mortes, ainsi que les éventuels agents étrangers (comme les bactéries), sont éliminés. Des cellules sanguines blanches, par exemple, jouent un rôle dans cette phase. Des facteurs de croissance spécifiques sont impliqués pour amorcer la phase suivante :
La prolifération cellulaire. Ici, les cellules se développent et se divisent de manière à remplir le tissu avec les bonnes cellules, et de nouveaux vaisseaux sanguins se forment, entre autres. La dernière phase, le remodelage, consiste en la "maturation" et les "ajustements" des tissus. Par exemple, une partie du collagène formé est remplacée et réarrangée, ce qui augmente la résistance à la traction du tissu, et les composants et cellules usés sont éliminés.
Il existe des concentrations particulièrement élevées d’acide hyaluronique à haut poids moléculaire au début du processus de cicatrisation. Les cellules de la zone blessée vont naturellement synthétiser davantage d’acide hyaluronique, créant ainsi un environnement humide et gélatineux qui facilite la migration des différentes cellules. Progressivement, l’acide hyaluronique est dégradé par l’hyaluronidase, sécrétée par les cellules migrantes, en acide hyaluronique à faible poids moléculaire, ce qui favorise l'inflammation et la formation de vaisseaux sanguins. De cette manière, l’acide hyaluronique joue différents rôles dans le processus de cicatrisation et aide à réguler les différentes phases.
L’acide hyaluronique à faible poids moléculaire a montré des propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et immunostimulantes, tandis que l’acide hyaluronique à haut poids moléculaire est impliqué dans certains types d'expressions géniques et possède des propriétés anti-inflammatoires et immunosuppressives. Dans le derme de la peau, il aide à réguler l'équilibre hydrique, stabiliser la structure de la peau et stimuler la synthèse du collagène dans les fibroblastes.
On sait également que l’acide hyaluronique peut se lier à certains récepteurs, comme le CD44, qui se trouvent sur la plupart des types de cellules et sont impliqués dans la régulation de l'adhésion, de la migration, de l'activation et de la différenciation des cellules, ainsi que dans le processus de métastase cancéreuse. Le CD44 est également impliqué dans la régulation du taux d’acide hyaluronique. Un autre récepteur auquel l’acide hyaluronique peut se lier est le RHAMM, qui est également impliqué dans la croissance et la migration des cellules.
Acide hyaluronique
- FABRICATION ET UTILISATIONS
Comme mentionné précédemment, l’acide hyaluronique se trouve dans de nombreux endroits, chez les humains, les animaux et les bactéries, mais aussi dans de nombreuses plantes. On trouve des concentrations particulièrement élevées dans le corps humain, dans le cordon ombilical, le liquide synovial, la peau et le corps vitré de l’œil. Cependant, la concentration la plus élevée dans le règne animal se trouve dans les crêtes des coqs. En ce qui concerne son utilisation industrielle, il existe généralement trois méthodes de fabrication : l'extraction à partir de tissus animaux, la production bactérienne et la production enzymatique in vitro.
Pour l'extraction à partir de tissus animaux, les crêtes de coq, les cordons ombilicaux humains, les yeux de bovins et le liquide synovial de bétail ont été principalement utilisés. Aujourd'hui, ce sont principalement les crêtes de coq qui sont utilisées dans cette méthode, et elles sont abondantes, en particulier pour l'utilisation médicale de l’acide hyaluronique. Les avantages de cette méthode de fabrication sont qu'elle est bien connue et que les matériaux utilisés sont généralement assez bon marché (résidus de la production alimentaire), l’acide hyaluronique étant naturellement produit dans les tissus et pouvant être extrait avec un poids moléculaire relativement élevé et très pur. Les inconvénients sont qu'il existe un risque de contamination par des protéines, des acides nucléiques et des virus, le rendement n'est pas très élevé, et le processus de purification est long, avec un risque de dégradation des polymères d’acide hyaluronique.
La production par bactéries a commencé dans les années 1960, principalement après la découverte que l’acide hyaluronique provenant de matériaux animaux pouvait contenir des protéines indésirables. Aujourd'hui, c’est la méthode de production la plus utilisée dans le domaine cosmétique. Il existe de nombreuses bactéries capables de produire de l’acide hyaluronique, qu'elles excrètent à l’extérieur de leur paroi cellulaire, ce qui permet de l’extraire relativement facilement. Cela rend également les bactéries moins susceptibles d’être détectées par le système immunitaire, car l’acide hyaluronique produit est identique à celui des humains. Les bactéries principalement utilisées aujourd'hui sont des souches de Streptococcus, mais on utilise également des bactéries comme Escherichia coli, Lactococcus lactis et Bacillus subtilis. Les avantages de la production bactérienne sont que la technique est bien établie, qu'il est relativement facile d’obtenir un rendement élevé et un acide hyaluronique de qualité relativement élevée, avec un poids moléculaire assez élevé. De plus, il est possible de contrôler la quantité d’acide hyaluronique produite par les bactéries. Les inconvénients sont que des bactéries OGM peuvent être utilisées, et il existe un risque de contamination par des endotoxines, des protéines, des acides nucléiques et des métaux lourds.
Enfin, il existe la méthode de production la plus récente, la production enzymatique, qui utilise des enzymes de bactéries pour synthétiser l’acide hyaluronique in vitro. Les avantages de cette méthode plus versatile sont qu'il est plus facile de contrôler le poids moléculaire, qu’il n'y a pas de risque de contamination et que la qualité peut être mieux maîtrisée. Les inconvénients sont qu'il s'agit encore d'une méthode en développement, relativement coûteuse.
L’acide hyaluronique produit peut parfois être modifié en ajoutant des liens croisés dans la molécule pour la stabiliser davantage.
En raison de ses nombreuses propriétés, l’acide hyaluronique est utilisé pour divers objectifs, notamment en médecine, dans les compléments alimentaires et en cosmétique. Un facteur très important dans son utilisation est que l’acide hyaluronique est biocompatible et généralement très sûr à utiliser sur et dans le corps humain.
À des fins médicales, l'acide hyaluronique est utilisé, par exemple, pour la cicatrisation des plaies sous forme de bandage en film, qui peut favoriser la guérison en créant un environnement humide dans la plaie. Il est également utilisé lors d'interventions oculaires (par exemple, injecté dans l'œil pour maintenir sa forme) ainsi que dans des gouttes pour les yeux et des larmes artificielles pour soulager la sécheresse oculaire. Un autre domaine médical où l'acide hyaluronique est utilisé est l'arthrite et l'arthrose, en particulier au niveau du genou. L'injection de solution d'acide hyaluronique dans l'articulation du genou permet de réduire la douleur. Plusieurs mécanismes d'action pourraient expliquer cet effet analgésique. Par exemple, il a été démontré que l'acide hyaluronique favorise la synthèse des composants de la matrice cartilagineuse, qui est dégradée dans l'arthrose, inhibe cette dégradation et réduit l'inflammation, en plus de fournir un effet amortissant et une hydratation à l'articulation. En cas d'arthrose, il y a généralement une diminution de l'acide hyaluronique dans l'articulation, donc l'injection remplace une partie de ce qui a été perdu. Cependant, l'acide hyaluronique se dégrade relativement rapidement comme mentionné précédemment. L'acide hyaluronique réticulé est plus stable et peut durer plus longtemps que l'acide hyaluronique naturel. Il est également très intéressant de noter que l'effet analgésique des injections d'acide hyaluronique perdure plus longtemps que la présence des molécules d'acide hyaluronique dans les tissus, probablement en raison d'une stimulation de la formation d'acide hyaluronique et d'un effet anti-inflammatoire. Quelques autres domaines intéressants en médecine incluent l'utilisation de l'acide hyaluronique pour cibler les médicaments dans les bonnes zones du corps, par exemple, dans le traitement du cancer. Enfin, les produits de dégradation de l'acide hyaluronique peuvent être utilisés comme biomarqueurs pour certaines maladies à un stade précoce.
En chirurgie esthétique, l'acide hyaluronique est utilisé comme produit de comblement (filler), où il est injecté (éventuellement stabilisé par réticulation ou autrement) dans la peau pour ajouter du volume et lisser les rides. L'effet dure généralement entre 6 mois et 1 an et le traitement est généralement très sûr. Les effets secondaires les plus courants sont la douleur, les rougeurs et les démangeaisons.
L'acide hyaluronique est également utilisé dans les compléments alimentaires, où des preuves modérées, mais pas très fortes, ont été trouvées concernant son efficacité contre l'arthrose. Cependant, il a été démontré que l'acide hyaluronique ingéré par voie orale est absorbé et distribué dans le corps.
En cosmétique, l'acide hyaluronique est un ingrédient très recherché, en raison de ses propriétés hydratantes. L'hydratation est un élément fondamental de la peau et fait souvent partie de la solution pour maintenir une peau saine et fonctionnelle, tout en soulageant divers problèmes cutanés. Comme pour les autres domaines d'application, la taille des molécules d'acide hyaluronique est importante pour ses propriétés en lien avec la peau. En général, l'acide hyaluronique de haute masse moléculaire ne pénètre pas dans la peau mais forme une pellicule protectrice à la surface, maintenant ainsi l'hydratation. L'acide hyaluronique de faible masse moléculaire pénètre plus facilement dans la peau et y lie l'humidité. De nombreuses études ont été réalisées sur l'acide hyaluronique en cosmétique. Par exemple, une étude a montré qu'un acide hyaluronique de faible masse moléculaire (50-130 kDa) à 0,1 % était plus efficace pour réduire les rides autour des yeux et améliorer le niveau d'hydratation et l'élasticité de la peau, tandis que l'acide hyaluronique de masse moléculaire plus élevée a également des effets positifs, mais dans une moindre mesure.
La concentration d'acide hyaluronique dans les cosmétiques est généralement inférieure à 1 %. En plus de son effet sur la peau, l'acide hyaluronique a également des propriétés épaississantes et de conservation de l'humidité dans le produit lui-même. Le plus souvent, le Sodium Hyaluronate est utilisé dans les cosmétiques.
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