En 1928, le biochimiste français Macheboeuf (1900 – 1953) isola du sérum sanguin une fraction protidique riche en lipides et montra que les lipides insolubles dans l’eau ne peuvent être transportés dans le plasma que grâce à leur association avec une ou plusieurs protéines spécifiques.

De son coté, Jean Morelle, un chercheur français indépendant, poursuivait ses travaux sur la biochimie de la peau en s‘intéressant en particuliers à la fonction "tampon" de la peau, c'est-à-dire à son aptitude à rétablir son pH physiologique après un déséquilibre comme par exemple lors de l’utilisation d’un savon alcalin. Le rôle des aminoacides lui est apparu comme important. Il s’intéressera donc à des combinaisons d’aminoacides et de lipides, de type lipopeptides, et mettra au point des composés qu’il appellera Lipoaminoacides. Dès 1967, il travailla sur ce type de composés et déposa à ce sujet de très nombreux brevets. Il démontra ensuite l’intérêt des lipoaminoacides comme facteur biologique d’acidification de la peau.

Les lipoaminoacides sont une partie de la famille des lipopeptides avec en présence un ou plusieurs acides aminés différents. Il existe 20 acides aminés naturels regroupés en fonction de la nature de leur chaîne latérale : non polaire neutre (alanine, phénylalanine, leucine, isoleucine, proline, méthionine, valine, tryptophane,…), polaire basique (arginine, lysine, ornithine, histidine, citrulline), et polaire acide (acide glutamique et acide aspartique). Les acides aminés peuvent être soit des acides aminés purs, soit des acides aminés provenant de l’hydrolyse totale des protéines tels le collagène, la caséine, l’élastine, la kératine. La partie lipidique des lipoaminoacides est composée d’une ou de plusieurs chaines grasses avec pour origine divers acides gras en C4, C8, C11, C12, C16.

De part la multifonctionnalité des acides aminés et des peptides, la chaîne lipophile peut être greffée selon des mécanismes différents (acylation, estérification, alkylation, amidation).

L’approche la plus simple est basée sur l’utilisation d’un chlorure d’acide dans une solution aqueuse alcaline qui contient les acides aminés. Cette réaction a été introduite par Schotten en 1844 et Baumann en 1886 et est encore la plus utilisée commercialement malgré la formation de sous produits (alcanoate de sodium).

Réaction de N-acylation de Schotten-Baumann d’un acide aminé (1)

L’approche basée sur l’estérification consiste à faire réagir l’hydrolysat protéique obtenu par hydrolyse chimique des protéines avec des alcools gras dans un solvant organique comme le toluène. L’apport énergétique est important puisqu’il faut chauffer pendant 8h à 110°C.

Obtention de tensioactifs à base d’acides aminés à partir d’hydrolysat protéique (1)

Les lipoaminoacides possèdent une fonction carboxylique libre, ce qui leur permet d’être chargés négativement ou d’être neutres en fonction du pH. La fonction amine est bloquée. La coexistence des caractères hydrophiles de la fonction carboxylique et hydrophobe du squelette de l’acide aminé et de la chaîne grasse fait des lipoaminoacides des tensioactifs anioniques. Un autre intérêt des lipopeptides est d’avoir une structure proche des combinaisons lipides protides présentes en grand nombre dans la matière vivante.

Jean Morelle a mis en avant que l’acidité du revêtement cutané dépend de la teneur en groupement carboxyle des aminoacides dont les fonctions aminées sont acylées par des chaînes lipidiques. Cette acylation aboutit au démasquage de la fonction acide carboxylique de l’acide aminé responsable de l’acidité cutanée d’une part, de sa capacité d’autoprotection contre les microorganismes d’autre part.

Jean Morelle fit produire les lipoaminoacides sur lesquels il travaillait par la société Rhône-Poulenc puis Givaudan Lavirotte. A ce jour, Air Liquide avec sa filiale Seppic propose des lipoaminoacides dans leur gamme de produits.

Les lipoaminoacides de 1ère génération

Les lipoaminoacides non neutralisés

Mis en dispersion dans de l’eau, les lipoaminoacides s’ils ne sont pas neutralisés conduisent à un pH  très acide. Pour chaque acide aminé lié, il y a une  fonction carboxyle libre et active ce qui entraine pour des structures comportant 22 à 24 acides aminés différents un nombre important de fonctions carboxyles actives et un pôle d’attraction biochimique intéressant. La fonction amine est par contre bloquée.

Valeurs de pH pour des lipoaminoacides mis à 2 % dans de l’eau de ville (3)

Selon la nature de la chaine grasse combinée à un ou plusieurs acides aminés, nous avons par ailleurs une spécificité d’action : antiséborrhéique, antifongique, antibactérienne, stimulatrice du processus de développement cellulaire, rôle d’initiateur dans la synthèse des protéines, passage rapide à travers la peau, grande affinité avec la kératine entre autre.

Pour exemples, les dérivés de l’acide undécylénique présentent une activité antimicrobienne, anti-inflammatoire et antifongique. Les lipoaminoacides hydrosolubles en C4 au maximum ont une action sur la respiration cellulaire qu’ils amplifient par augmentation du métabolisme cellulaire par contre ils présentent un inconvénient majeur à savoir leur très mauvaise odeur. Le composé en C8 est utilisé pour les peaux à tendance acnéique. Le dipalmitoylhydroxyproline (DPHP) présente de son côté une action sur l’élasticité cutanée. Il hydrate et estompe les marques du temps, raffermit les tissus en stimulant la contraction des fibres de collagène, en protégeant les fibres dermiques de leur lyse enzymatique et en présentant une action antiradicalaire. C’est une source d’Hydroxyproline.

Plusieurs marques ont utilisé les avantages des lipoaminoacides pour lancer des produits cosmétiques :
• Lenidermyl des laboratoires Oberlin (Upsa) avec 10 % de palmitoylcollagénique pour des activités apaisantes, anti-irritantes. La commercialisation du  produit a été arrêtée.
• Chanel avec la Crème Protection Nutrition Continue lancée dans les années 1990 ciblait la fonction barrière en la normalisant, action sur la kératogenèse à l’aide d’un palmitoylkératine.
• Biotherm dans plusieurs produits comme la Crème Antirides Solaire de la marque éponyme.
• La société Seppic avec le lipacide DPPH propose un lipoaminoacide dont la teneur en Hydroxyproline et son pouvoir de biostimulation en font un actif central de plusieurs produits également.

Les lipoaminoacides neutralisés

Certains lipoaminoacides peuvent être salifiés, c’est le cas notamment des acides caprylyl, undécylénoyl, lauroyl collagénique et kératinique. Les sels obtenus sont dotés de propriétés tensioactives avec un pouvoir moussant élevé. Ils se comportent comme des détergents doux de type anionique. Selon la nature de la chaîne grasse ils sont doués de propriétés capillaires spécifiques : anti séborrhéiques, antipelliculaires, revitalisants.

Les lipoaminoacides dibasiques

La catégorie des lipoaminoacides dibasiques est formée par la combinaison d’un acide gras saturé ou insaturé avec des acides aminés basiques comme la lysine ou l’arginine. Au niveau des chaines grasses, on trouve principalement des chaines oléique, palmitique ou stéarique combinées à la lysine ou à l’arginine. Ces composés protègent les matières grasses de l’oxydation et la peau des radicaux libres.

Par rapport au BHT, la chaine oléique combinée avec la lysine ou l’arginine donne une meilleure protection que le BHT utilisé à une dose élevée.

La chaine oléique liée à la méthionine a un fort pouvoir antioxydant. La nature de ces lipoaminoacides est parfaitement compatible avec notre milieu biologique. Cette catégorie de lipoaminoacides est très peu utilisée en cosmétique malgré son intérêt.

Pour en savoir plus
• Rondel Caroline, "Synthèse et propriétés de mélanges de nouvelles molécules polyfonctionnelles lipopeptidiques tensioactives" , Thèse de doctorat de l’Université de Toulouse, février 2009
• Bijani Christian, "Les lipoamino acides : des vecteurs d’absorption pour l’administration transmembranaire de biomolécules" , Thèse de doctorat de l’Université de Bordeaux 1, mars 2010
• Morelle Jean, "Lipoaminoacides et cosmétologie", Parfums cosmétiques savons de France, vol 3, n°2, février 1973 p. 82 -93
• Cotte Jean, "Le lait, une matière d’avenir pour la cosmétique", Lait (1991) 71,213-224, Elsevier/INRA
• Martini Marie Claude, " Introduction à la dermopharmacie et à la cosmétologie" , 3e édition, Lavoisier p. 76 à 77
• Morelle Jean, "Peroxydes lipidiques radicaux libres vieillissement et lipoaminoacides, 2e partie" Parfums cosmétiques arômes n°80, 1988, p. 91 – 104