Les cosmétiques anti-UV et leurs effets sur l’environnement

Par Camille Perraudin et Titziana Egli

Résumé

Dans le but de protéger efficacement la peau contre le rayonnement solaire, certains cosmétiques contiennent des filtres anti UV. Ces filtres peuvent être soit de type minéral soit chimique. Une partie des filtres chimiques influe sur le système endocrinien de certaines espèces et les « féminise ». En Suisse ces effets ont été démontrés notamment sur des truites de rivière. De même, le Programme National de recherche «Perturbateurs endocriniens: Importance pour les êtres humains, les animaux et les écosystèmes» (PNR 50) a attesté de l’impact de certaines crèmes solaires sur le système hormonal. Certains filtres chimiques sont également en cause concernant le phénomène de blanchissement des coraux. Les filtres minéraux, quant à eux, sont généralement composés de nanoparticules dont les effets négatifs sur la santé humaine restent difficiles à évaluer mais sont avérés. Les effets négatifs des crèmes solaires sur l’homme sont dus à l’exposition dermatologique lors de l’application des crèmes, et à la transmission des molécules via la chaîne alimentaire. Ces effets sont particulièrement nocifs pour les femmes enceintes ou les bébés. Il existe donc un conflit d’intérêt entre une protection solaire permettant de limiter les risques de cancer de la peau et les impacts des crèmes sur l’environnement et la santé. Un bon compromis serait d’utiliser de manière parcimonieuse les crèmes solaires et de favoriser les protections actives. A une échelle globale, la législation permet d’obtenir des résultats visibles. Finalement, le problème des interactions existantes dans l’environnement complique l’étude de ces phénomènes. Par exemple, les systèmes endocriniens de certaines espèces sont également affectés par des médicaments ingérés par l’homme. Il est donc difficile d’estimer les réels impacts des crèmes solaires sur l’environnement.

Table des matières

Les cosmétiques anti-UV et leurs effets sur l’environnement
Résumé

Table des matières
1.Introduction
2.Problématique et but du travail
3.Développement
3.1. Les filtres UV
3.1.1. Les filtres chimiques
3.1.2 Les filtres minéraux
3.2. Les filtres UV dans les écosystèmes aquatiques
3.2.1 Les effets endocriniens
3.2.2.Les effets sur les coraux
3.3. Les nanoparticules dans les cosmétiques anti-UV
4.Conclusion et perspectives
5.Sources

1. Introduction

La découverte des écrans solaires permettant de protéger la peau s’est faite au 19e siècle. Dès lors, la qualité des crèmes solaires n’a cessé d’évoluer. Actuellement, les crèmes solaires protègent contre les UVB et commencent à filtrer les UVA. Ces filtres présents dans les crèmes solaires peuvent également se retrouver dans d’autres produits cosmétiques comme des crèmes de jour, des shampoings ou encore des sticks à lèvres. Des études toxicologiques ont été menées suite à des réactions dermatologiques aux filtres UV, aboutissant à des restrictions législatives (régies par des directives1) concernant les concentrations maximales des filtres tolérées dans les produits cosmétiques et pharmaceutiques. Les scientifiques se sont penchés plus tardivement sur la question du devenir de ces produits chimiques dans l’environnement. En Suisse, le programme national de recherche « Perturbateurs endocriniens » (PNR50) a démontré les effets néfastes des filtres chimiques sur le système endocrinien d’espèces animales. Plus récemment, une étude a montré que les crèmes solaires seraient une cause importante du blanchissement des coraux. Actuellement l’utilisation massive de ces crèmes pose des questions sur l’évolution de ces impacts sur l’environnement, surtout lorsque cette source de pollution se conjugue à d’autres causes ayant les mêmes effets préjudiciables.

2. Problématique et but du travail

Le but du travail est d’identifier les impacts majeurs des différents types de filtres UV, présents notamment dans les crèmes solaires, tout d’abord sur l’environnement puis sur l’être humain. Puisque le but des crèmes solaires est de protéger la peau du rayonnement solaire, il existe un conflit d’intérêt entre les campagnes de santé et les campagnes écotoxicologiques. L’évaluation des impacts des crèmes solaires permet donc de privilégier soit l’aspect protecteur des crèmes solaires soit de mettre en avant leur côté néfaste pour l’environnement. Le but est de trouver un bon compromis entre une utilisation massive des filtres UV et l’abandon de leur utilisation.

3. Développement

3.1. Les filtres UV

3.1.1. Les filtres chimiques

Les filtres chimiques sont des substances qui absorbent la lumière ultraviolette. Chaque filtre chimique protège contre une certaine gamme de longueur d’onde du rayonnement solaire. Pour assurer une protection contre tous les UV, il faut donc mélanger plusieurs filtres différents.
Les filtres chimiques sont des composés possédant généralement des structures aromatiques conjuguées à des groupements carbonyles ou à des doubles liaisons carbone-carbone. Ces derniers sont capables d’atténuer la transmission de l’énergie solaire des photons qui atteignent la surface de la Terre. Les filtres UV absorbent les photons et retournent rapidement à un état stable, en émettant de l’énergie thermique sous forme de vibrations. La molécule est alors à nouveau prête à recevoir des radiations UV, et le cycle peut recommencer2. Ce fonctionnement est similaire à celui de la mélanine, le filtre naturel de notre peau.  Toutefois, certains filtres ne sont pas stables face au soleil et leur photo dégradation peut engendrer la création de substances toxiques.

Liste de filtres chimiques. Certains filtres chimiques peuvent causer des allergies et tous ne sont pas stables face au soleil.  (Selon Wikipedia)

3.1.2 Les filtres minéraux

Aussi parfois appelés filtres physiques, les filtres minéraux sont des poudres inertes dont le rôle est de refléter et diffuser la lumière. Dans les cosmétiques anti-UV, les filtres minéraux utilisés sont principalement  le dioxyde de titane et l’oxyde de zinc. Ceux-ci sont des pigments blancs. Pour éviter les traces blanches formées sur la peau, les filtres minéraux sont parfois réduits en micropigments, ce qui inclut l’utilisation de nanoparticules.
Les filtres minéraux ne provoquant pas d’allergies, ils se retrouvent souvent dans les crèmes solaires destinées aux peaux sensibles et aux enfants ou dans les produits cosmétiques « bio ».

3.2. Les filtres UV dans les écosystèmes aquatiques

Très peu d’études ont été menées sur la concentration et le comportement des filtres UV dans les sols, mais l’attention s’est plutôt portée sur les écosystèmes aquatiques. Les filtres UV contenus dans les cosmétiques entrent dans l’écosystème aquatique de deux manières:

  • Directement, lors des activités récréatives dans l’eau (baignade et natation).
  • Indirectement, via les usines de traitement des eaux usées. Celles-ci  ne sont pas en mesure de retenir ces produits chimiques se retrouvant dans l’eau à traiter après les douches ou les excrétions.

Les poissons permettent de surveiller la présence de ces contaminants, fortement lipophiles (log Kow = 4-8), dans les écosystèmes aquatiques. Ils servent en quelque sorte de collecteurs d’échantillons qui renseignent sur le degré de pollution de différents écosystèmes aquatiques. Des résidus de filtres UV  de 4-MBC (4-méthyl-benzylidène-camphre) et d’OC (octorylène) ont été mesurés dans les tissus musculaires de poissons de lacs suisses à des concentrations de l’ordre de grandeur de  170 ng/g de graisse. En ce qui concerne les poissons des rivières exposés aux eaux usées, les concentrations étaient notablement plus élevées et pouvaient atteindre jusqu’à environ 1800 ng/g de graisse3.

Concentration de 4-MBC et de methyl triclosane dans trois lacs et la rivière la « Limmat » en été 2002, suggérant des inputs importants via les activités récréactives dans le lac de Zürich. Concentration en [ng/l] (n.d. = non détecté, <0.02 ng/l). (Selon Balmer et al., 2006)

Les concentrations sont maximales dans les lacs pendant les jours d’étés les plus chauds, spécialement durant les heures de midi  quand les applications de crèmes solaires sont maximales (Balmer et al, 2004). Dans l’eau de mer, la tendance est la même que dans les lacs.
Jusqu’à présent, il n’y a pas assez d’informations disponibles pour donner une image réaliste du comportement des écrans solaires dans l’environnement aquatique. Leur valeur de KOC relativement faible (log KOC=3) indique que ces composés s’associent volontiers avec des particules solides, spécialement avec celles possédant un fort contenu de matière organique. C’est pourquoi sa quantité devrait diminuer avec le temps dans l’eau par sédimentation ou par adsorption. Cependant, d’autres mécanismes d’origine photochimique peuvent être responsables de leur élimination des eaux naturelles4.

3.2.1 Les effets endocriniens

Les perturbateurs endocriniens sont des substances pouvant interférer avec le système hormonal et altérer les fonctions de l’appareil endocrinien. Ils induisent donc des effets nocifs sur la santé d’un organisme et/ou de ses descendants. De nombreuses études montrent qu’un certain nombre de filtres UV (par exemple le 4-MBC (4-Methylbenzylidène camphre), le 3BC (camphre 3-benzylidène) ou encore l’OC (octylène)) modifient les systèmes endocriniens de plusieurs espèces (rats, grenouilles, poissons), toutefois à des concentrations plus hautes que celles mesurées dans l’environnement. Cependant,  une tendance à une rapide accumulation, à des expositions prolongées ainsi que les potentiels effets des mélanges peuvent induire des effets négatifs même à des concentrations beaucoup plus faibles5.

En Suisse, le programme national de recherche PNR50, lancé en 2002, a soutenu pendant cinq ans les projets de recherche sur les perturbateurs endocriniens. Ce programme a mis en avant que de faibles concentrations de filtres UV chimiques ont été mesurées dans les eaux de ruissellement et dans les poissons. Parallèlement à cela, les prises des pêcheurs à la ligne sont en recul depuis les années 80 en raison d’une baisse de la reproduction. De plus, des malformations sur les gonades des corégones dans le lac de Thoune ont été observées.6

En général, les organismes des écosystèmes aquatiques ne sont pas uniquement exposés à un seul filtre chimique, mais à un mélange de plusieurs. En effet, les cosmétiques anti-UV sont composés de mélanges complexes de filtres pour atteindre les hautes protections solaires exigées. De plus, d’autres substances chimiques possédant des propriétés similaires aux filtres UV (provenant de médicaments, de pesticides, d’additifs utilisés en plasturgie,…) se retrouvent également mélangées dans l’eau.

Parallèlement à cela, les filtres UV se retrouvent également mélangés avec leurs produits dérivés 7:

  • Plusieurs études ont relevées que des filtres UV, sensés être stables face au soleil, ne le sont en réalité pas. Lorsqu’ils se trouvent libérés dans l’environnement, ils subissent une dégradation par photolyse. De plus, les filtres peuvent aussi être dégradés par réaction avec le chlore, comme par exemple dans les piscines.
  • Après une application dermatologique, les agents de crèmes solaires peuvent passer à travers la peau et ensuite être excrétés. Certains seront excrétés comme composés parents tandis que d’autres seront métabolisés avant l’excrétion. En conséquence, l’environnement aquatique contient à la fois l’écran solaire sous sa forme initiale et sous la forme de ses métabolites, dont certains possèdent potentiellement une activité hormonale.

Dans une étude de risque sur les perturbateurs endocriniens, il est donc essentiel de ne pas seulement prendre en compte le mélange de composés parents, mais aussi le mélange avec les  produits de dégradation (réaction avec le chlore, photolyse ou métabolite) qui sont présents simultanément dans les différents compartiments environnementaux. Jusqu’à présent, ce sont principalement les effets des filtres pris individuellement qui ont été étudiés via des analyses chimiques. Les effets additionnels des mélanges de composés sont inconnus et possèdent  actuellement une attention particulière dans les études.

Les humains sont aussi exposés aux écrans solaires UV principalement en raison de l’utilisation des cosmétiques (exposition dermatologique), mais également au travers de la chaine alimentaire. En effet, une étude à décelé des résidus de filtre UV chimique (4-MBC) dans du lait maternel et met en avant un risque de transfert aux nouveaux nés (Schlumpf et al 2008). Les filtres à effets oestrogéniques peuvent contribuer à certains cancers ou problèmes de reproduction observés chez les humains, qui sont liés aux perturbations du système hormonal mais qui peuvent également avoir d’autres origines (OMS, 2002)8.

3.2.2. Les effets sur les coraux

Les coraux sont constitués d’une colonie d’animaux mous appelés polypes. Ces polypes peuvent construire ou non un squelette autour d’eux pour se protéger. Les coraux dits durs sont constitués d’un squelette calcaire, contrairement aux coraux souples qui possèdent un squelette corné ou aux coraux mous qui n’ont pas de squelette. Tous les coraux durs vivent en symbiose avec une algue unicellulaire appelée la zooxanthelle. Cette algue photosynthétique fournit à son hôte (le polype) des nutriments tels que le dioxygène, le glycose ou encore des acides aminés. Le corail, quant à lui, fournit à la zooxanthelle un environnement stable à l’abri des prédateurs, mais aussi en partie ses déchets azotés et phosphorés (Barnes, RD, 1987; Barnes, RSK et Hughes, 1999; Lalli et Parsons, 1995; Levinton, 1995; Sumich, 1996). Les zooxanthelles sont également responsables de la couleur vive des coraux durs. Lorsque les polypes sont stressés, ils expulsent l’algue unicellulaire, et les coraux prennent une couleur blanche. Si les coraux vivent trop longtemps sans zooxanthelles, ils meurent (Barnes, RSK et Hughes, 1999; Lalli et Parsons, 1995). Les principales causes du blanchissement des coraux sont l’élévation des températures et de l’acidité des océans dus à l’effet de serre, l’augmentation de la pollution des eaux, l’action de certains animaux corallivores et les crèmes solaires. Le blanchissement des coraux a un effet négatif sur l’environnement car les coraux constituent, avec les forêts tropicales, les habitats les plus riches en termes de biodiversité.

Expériences sur des coraux durs traités avec différents composants de crèmes solaires (selon Danovaro)9.

Des échantillons de corail Acropora spp10 provenant de 4 zones coralliennes différentes ont été prélevés pour faire des tests en laboratoire sur l’effet des crèmes solaires sur ces derniers. Ces différents sites sont ceux de la mer des Célèbes en Indonésie, la mer des Caraïbes au large du Mexique, Phuket en Thaïlande et la mer Rouge au large de l’Egypte. Les échantillons prélevés ont été placés dans des aquariums artificiels. Des volontaires ont plongé leurs mains préalablement enduites de crème solaire dans certains aquariums durant 20 minutes. Pour servir de contrôle, des mains sans crème solaire ont été plongées dans d’autres aquariums. Les doses de crèmes solaires utilisées sont plus faibles que les doses actuellement utilisées par la majeure partie des touristes. Parmi les composants utilisés pour les tests, le butylparaben, l’ethyllhexylmethoxycinnamate (OMC), le benzophénone 3 (BZ) et le 4-methylbenzyliden camphre (4BMC) ont causé le blanchissement total des coraux même à de très faibles concentrations en moins de 96 heures. Le blanchissement des coraux s’est fait par infection virale des zooxanthelles provoquée par les filtres UV chimiques présents dans les crèmes solaires. Ces infections ne provoquent pas seulement la mort de la zooxanthelle, mais lors de l’explosion de l’algue unicellulaire, les virus sont projetés dans l’eau environnante ce qui implique une augmentation de la production virale dans l’eau de mer. Les résultats sont les mêmes pour les 4 zones étudiées. Les autres ingrédients testés, à savoir l’octocrylene (OCT), l’ehtylhexylsalicylate (EHS) le 4 tert-butyl-4-methoxydibenzoylmethane ainsi que le propylene glycol utilisé comme solvant pour les crèmes, n’ont eu qu’un effet mineur.

Le  principal problème résulte dans le fait que 90% des touristes sont concentrés sur 10% des récifs coralliens présents sur la planète, car ils constituent une destination de voyage attrayante. Il apparaît que 25 % de la crème solaire appliquée sur le corps se retrouve directement dans l’eau lors de baignades, ce qui correspond à un relâchement de 4’000 à 6’000 tonnes/an de crème solaire dans les zones de récifs coralliens (Danovaro et al., 2008). La problématique du blanchissement des coraux dû aux crèmes solaires va donc considérablement augmenter dans le futur surtout en raison des effets couplés avec l’augmentation des températures de l’eau et de l’acidification des océans.

3.3. Les nanoparticules dans les cosmétiques anti-UV

Deux sortes de nanoparticules peuvent se retrouver dans les filtres UV minéraux : le dioxyde de titane et le l’oxyde de zinc. Pendant longtemps, les traces blanches formées sur la peau, dues à la réflexion de la lumière blanche, gênait les consommateurs. Pour résoudre ce problème, les filtres minéraux ont été réduits en micropigments, des particules de plus petite taille qui réfléchissent les UV mais pas la lumière visible. Ce procédé implique l’utilisation de nanoparticules.
Ces nanoparticules posent des problèmes pour la santé, car elles peuvent pénétrer dans le corps via les voies respiratoires ou à travers la peau11.

  • Une analyse des études disponibles relatives à la pénétration cutanée, la génotoxicité et la cancérogenèse du TiO2 et du ZnO sous forme nanoparticulaire, a été réalisée par l’Afssaps (Agence française de sécurité sanitaire des produits de santé). Un rapport12, rendu public, tire les conclusions suivantes :
  • La pénétration cutanée de nanoparticules de TiO2 et de ZnO semble limitée aux couches supérieures d’une peau saine. Toutefois, il n’est pas possible de conclure sur l’absence de pénétration cutanée sur une peau lésée.
  • Des études de génotoxicité issues de la littérature scientifique sur les nanoparticules de TiO2 et de ZnO arrivent à des résultats contradictoires. Ces résultats ne sont pas tout à fait adaptés pour une évaluation du risque des nanoparticules utilisées dans les produits cosmétiques. En effet, les études se basent sur des tests avec des nanoparticules non enrobées et/ou non dopées, alors que les nanoparticules de TiO2 et de ZnO utilisées dans les produits cosmétiques le sont généralement. Des études récentes menées avec des nanoparticules enrobées montrent une absence du potentiel génotoxique.
  • Finalement, les données de toxicité chronique et de cancérogenèse sont  relativement limitées. Néanmoins, une toxicité pulmonaire a été détectée chez le rat lors d’études réalisées par voie respiratoire. Les résultats de ces dernières ne sont cependant pas extrapolables à l’homme, car les conditions d’exposition aux produits cosmétiques ne sont pas les mêmes. En effet, lors des tests, les nanoparticules sont versées directement à l’intérieur de la trachée des rats, ce qui ne reflète pas l’exposition aux produits cosmétiques chez les humains, par exemple sous forme de «sprays» aérosol.

Suite à cela, l’Afssaps recommande de ne pas utiliser les cosmétiques anti-UV contenant des nanoparticules sur une peau lésée, ainsi que d’éviter d’utiliser les crèmes se présentant sous forme de spray sur le visage et dans les locaux fermés.

En plus de leur potentiel effet sur la santé, la contamination de l’environnement par les nanoparticules  est plutôt inquiétante.  Une étude testant la survie des bactéries Escherichia coli exposées à des nanoparticules de TiO2 démontre une réduction significative de leurs fonctions biologiques (Gruden et Mileyeva-Biebesheimer, 2009). Il existe donc un risque que ces particules, qui se retrouvent dans les eaux des stations d’épuration, endommagent des microorganismes jouant un rôle vital dans les écosystèmes  et participant au traitement des eaux13.

4. Conclusion et perspectives

Il existe un dilemme important entre l’utilisation de crèmes solaires pour se protéger contre le cancer de la peau et les possibles impacts négatifs de ces mêmes crèmes sur la santé. Toutefois, de nombreuses publicités et campagnes de sensibilisation contre le cancer de la peau financées par l’industrie cosmétiques incitent les gens à s’enduire de crème solaire sans se poser de question. Cela est relativement inquiétant sachant que ces crèmes solaires protègent des brulures, mais ne protègent pas des dommages causés à l’ADN par les rayons et donc de la formation de mélanome14. La seule solution pour se protéger efficacement  à la fois des cancers et des  impacts négatifs des crèmes solaires sur la santé est de limiter leur utilisation et de favoriser les protections physiques, c’est-à-dire de se couvrir et de choisir les zones d’ombre. Il faudrait donc à notre avis plutôt faire de la prévention dans cette direction, en insistant particulièrement sur les personnes à risques comme les enfants en bas âge ainsi que les femmes enceintes, particulièrement sensibles aux effets endocriniens de certains filtres chimiques. Concernant les filtres minéraux, la prévention devrait être faite pour éviter leur utilisation sur une peau lésée ou dans les locaux fermés s’ils sont sous forme de sprays.

Mise à part la prévention, une autre manière d’agir sur l’utilisation des filtres UV passe par la législation. Il est important de se rendre compte que les filtres UV ne sont pas uniquement contenus dans les crèmes solaires, mais également dans de nombreux cosmétiques (stick à lèvres, crème de jour, shampoing, etc.). Il est légitime de se demander s’ils sont vraiment nécessaires dans de tels produits.  Si la législation exigeait une suppression des filtres UV dans les cosmétiques autres que les crèmes solaires, cela permettrait d’en diminuer la quantité libérée dans l’environnement et de limiter l’exposition chez les humains.

La législation permet aussi d’interdire ou de limiter l’utilisation de certains filtres présentant des dangers dans les crèmes solaires. Par exemple,  l’ordonnance sur les produits cosmétiques (OCos, RS 817.023.31)15 donne une liste des concentrations (en pourcentage) maximales autorisées dans le produit cosmétique fini. Toutefois, il existe un risque de remplacer ces filtres par d’autres substances dont les effets sont encore inconnus.

Finalement, toutes ces remarques sont valables pour certains filtres mais ne sont pas généralisables. De plus, les interactions complexes des molécules chimiques entre elles rendent difficile l’estimation des impacts réels des crèmes solaires sur la santé humaine et sur l’environnement.

5. Sources

Articles :

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M. Schlumpf, K.Kaypke, C.C. Vökt et al. Endocrine Active UV Filters: Developmental Toxicity and Exposure Through Breast Milk. Chimia, 2008,vol. 62,n°5,pp. 345-351.

P.Y.Kunz, K. Fent. Estrogenic activity of ternary UV filter mixtures in fish (Pimephales promelas)-An analysis with nonlinear isobolograms. Toxicology and Applied Pharmacology, 2009, n°234, pp.77-88.

M.S. Diaz-Cruz, D. Barcelo. Chemical analysis and ecotoxicological effects of organic UV-absorbing compounds in aquatic ecosystem. Trends in Analytical Chemistry, 2009, vol. 28, n°6, pp.708-717.

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Barnes, R.S.K. and R.N. Hughes. 1999. An Introduction to Marine Ecology; third edition. Oxford, UK: Blackwell Science Ltd. pp. 117-141.

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Levinton, J.S. 1995. Marine Biology: Function, Biodiversity, Ecology. New York: Oxford University Press, Inc. pp. 306-319.

Sumich, J.L. 1996. An Introduction to the Biology of Marine Life, sixth edition. Dubuque, IA: Wm. C. Brown. pp. 255-269.

Emission :

Crème solaire, faux messages et vrais cancers, 36.9°, TSR1 émission du 20.04.2011

Sites internet :
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Fiche d’information

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