Science et Beauté de la peau et des cheveux:Le test vérité de la bio-tribologie

Roberto VargioluHassan ZahouaniCyril Pailler-Mattéi

Couleurs sur Corps – Conférence du 1er novembre 2008

Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes UMR 5513 - Ecole Centrale de Lyon – 69 ECULLY

La Tribologie ?

Tribologie du grec «Tribein» : Science du frottement et de l’usureUne science pluridisciplinaire

Automobile

Sport

Aérospatiale

Agroalimentaire

Archéologie

Ingénierie du vivant:Vieillissement cutanéSantéCosmétiqueCheveuxOngles

Métrologie sensorielle:Peau/cheveux/pelageHabillementLuxe

2

Pourquoi ma peau n’est pas lisse ?

Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes UMR 5513 - Ecole Centrale de Lyon – 69 ECULLY

Epiderme 60-100µm

Derme 1mm

Hypoderme

Peau en coupe

Stratum corneum 10 µm

Le relief de ma peau

Front

Joue

Avantbras

Buste

Cheville

Lignes de tension mécanique de la peau

Lignes de Langers

4

Fibres élastiques:collagène et élastine

Visage personne jeune

Visage personne âgée

Le vieillissement cutané 5

Evolution de la ride de la patte d’oie en fonction de l’age

1 2 3 4

5 6 7 8

9 10 11 12

1 2 3 4 5

Evolution de la ride du sillon nasogénien en fonction de l’age

Mesurer le relief de la peau

• Mesure in vivo par projection de franges

Mise en place du sujet

Projection de franges

Mesure de la ride

• Mesure par prise d’empreinte

Empreinte en silicone

Réalisation d’une empreinte

Mesure par microscopie haute résolution

Ride de la patte d’oie

Micro-relief de l’avant bras

Image faiblerésolution

Image hauterésolution

6

Les échelles du relief de la peau

RidesProfondeur > 1mm

RidulesProfondeur 0,2 à 1mm

Elasticité de la peau

Le relief cutané est l’image de l’état mécanique de la peau

AgeSoleil

Profo

ndeu

r -Nom

bre

AgeSoleil

Nombre

AgeSoleil

Profo

ndeu

r

Nombre

7

Sillons primairesProfondeur 40 à 100 µm

Sillons secondairesProfondeur < 40 µm

30 -> 40 ans 41 -> 50 ans

> 71 ans

51 -> 60 ans

61 -> 70 ans

Evolution de la peau avec l’âge 8

30 -> 40 ans > 71 ans

Densité des sillons primaires Profondeur > 40 µm

4.10% 7.08%13.92% 13.20%

20.70%

33.70%

10%20%

30%40%50%60%70%

Den

sité

(%)

0%20-30 ans

31-40 ans

41-50ans

51-60ans

61-70 ans

> 71 ans

53.16%48.11%

42.90%36.62%

23.70%

57.00%

0%

10%

20%30%40%

50%

60%70%

20-30 ans

31-40 ans

41-50ans

51-60ans

61-70 ans

> 71 ans

Den

sité

(%)

Densité des sillons secondairesProfondeur < 40 µm

Sillonsprim

airesSillons

secondaires

Evaluation du vieillissement cutané

Objectifdu produit

cosmétique

9

L’efficacité d’un cosmétique sur ma peau ?

Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes UMR 5513 - Ecole Centrale de Lyon – 69 ECULLY

Avant Après 6 mois

Restructuration du micro-relief

Traitement anti-âge 11

Densité des sillons

Avant Après 6 mois

Sillons secondaires

Densité des sillons de profondeur < 10µm

10,0%

10,5%

11,0%

11,5%

12,0%

12,5%

13,0%

3 mois 6 mois

Den

sité

+ 13%

Traitement anti-rides

AVANT APRES 29 JOURS

Traitement anti-rides

Avant Après 3 mois Après 6 mois

Détection du contour de la ride

Volume Surface

Volume moyen de la ride pour 30 sujets

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Avant 3 mois 6 mois

mm

3

-39%

Surface moyenne de la ride pour 30 sujets

00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

Avant 3 mois 6 mois

mm

²-39%

13

Traitement anti-cellulite

CAPITONS AVANT

CAPITONS APRES 28 JOURS

- 17 %D’ONDULATION

Après 12 mois de cure

PEAU«BRULÉE»

PEAUSAINE

Restructurationdu micro-relief

Traitement cure thermale « peau brûlée »

Avant cure

Mes cheveux colorés, lissés …

Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes UMR 5513 - Ecole Centrale de Lyon – 69 ECULLY

Le cheveu

• Le cheveu est constitué de 95 % de kératine• Il peut absorber 30% de sa masse en eau• Mouillé son volume augmente de 20 à 30 %, il s’allonge de 10%.• C’est la mélanine qui est responsable de la couleur des cheveux. • Ce pigment brun naturel est produit dans l’épiderme.

10 µm

Photo au microscope électronique

Cuticule: barrière imperméable

Ecailles

Cortex: structure primaire

Région médullaire

1) Ouverture des écailles

2) Oxydationdu colorant

3) Fixation du colorant

Coloration des cheveux

Coloration des cheveux

Profils des écailles

Cheveu naturel Cheveu décoloré

Lissage des cheveux

Action thermo-mécanique

T°= 200°C

Rendre le cheveuPlus lisse

Plus brillant

Avant

Après

Lissage des cheveux

Avant

Après

MAUVAIS BON

Mes vernis à ongles

Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes UMR 5513 - Ecole Centrale de Lyon – 69 ECULLY

27 ans

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Z µm

100µm100µm 100µm

20 mois 65 ans27 ans

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Z µm

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Z µmZ µm

100µm100µm100µm100µm 100µm100µm

20 mois 65 ans

Vieillissement de la surface de l’ongle

Agression de la surface de l’ongle

La surface de mes ongles

Comme le cheveu l’ongle est composé de kératine

Volume de matière enlevée

R2 = 0.9478

0200400600800

10001200140016001800

3 ans 27 ans 41ans 47 ans 65 ans

Vol

ume

- 10e

3µm

3

Le vieillissement mécanique de mes ongles

Avec le temps la surface de l’ongle est plus sensible à l’abrasion

• Avec le temps, la surface de l’ongle laisse apparaître des imperfections telles que des lignes et des stries d’abrasion. • Ces phénomènes s’intensifient avec l’âge du fait des modifications morphologiques et mécaniques de l’ongle.

1 µm2 µm

3 µm

Rayure Vernis

Ongle

Avant Après

Evaluation des vernis qui cachent les défauts

Evaluation des vernis qui apportent de la couleur

• Tests de résistance à l’abrasion

• Tests d’usure

Vernis 2 - 100 cycles Vernis 2 - 500 cycles Vernis 2 - 1000 cycles

Comparaison de deux vernis:test d’usure

Vernis 1 - 100 cycles Vernis 1 - 500 cycles Vernis 1 - 1000 cycles

100 cycles500 cycles

1000 cycles20µm

100 cycles500 cycles

1000 cycles2µm

Vernis 1

Vernis 2

Comparaison de deux vernis:test d’usure

Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes UMR 5513 - Ecole Centrale de Lyon – 69 ECULLY

Peut-on mesurer la douceur ?de la peau, des cheveux, des tissus…

Métrologie sensorielle:les mécanorécepteurs du doigt

Relief des empreintes digitales+ 2000 mécanorécepteurs /cm²

Pacini10 - 1200HZ

Ruffini15 - 400 Hz

Merkel0,3 - 3 Hz

Meissner3 - 50 Hz

Epiderme

Derme

Tissu

Vibrations Cerveau

30

0

0,0001

0,0002

0,0003

0,0004

0,0005

0,0006

0,0007

0,0008

0,0009

0 500 1000 1500 2000 2500

Fréquence (Hz)

DSP

Tissu non traitéTissu traité

47 Hz

40 Hz

352 Hz

330 Hz

Vibrations transmises au doigt par un tissu

Doigt instrumenté

31

Comment évaluer le toucher ?

Evaluation du toucher

Tests par panels d’experts

Approche subjective

• Approche subjective : le panel

ElasticitéRaideurRugosité

Physico-chimie

• Approche objective : la sonde tribo-acoustique

Sonde Tribo-acoustiqueBrevet international CNRS

Mesure de grandeurs physiques

VibrationForces

de frottement

Evaluation objectivedu toucher

32

30-40 ans 40-50 ans 50-60 ans 70-80 ans60-70 ans

Augmentation du niveau vibratoire en fonction des classes d’âge

Sonde tribo-acoustique:application à la peau

Douceur de la peau

33

Africain Japonais Caucasien

Sonde tribo-acoustique:application aux cheveux

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

1 93 185 277 369 461 553 645 737 829 921 1013 1105 1197 1289 1381 1473 1565 1657 1749 1841 1933 2025

Frequency (hz)

Ampl

itude

0

0 ,0 1

0 ,0 2

0 ,0 3

0 ,0 4

0 ,0 5

0 ,0 6

0

109

21

7

326

43

5

543

652

76

0

869

97

8

108

6

119

5

13

04

141

2

15

21

163

0

17

38

184

7

195

6

20

64

217

3

22

81

239

0

24

99

F re q u e n cy (H z )

Am

pli

tud

e

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0

110

220

330

439

549

659

769

879

989

1099

1208

1318

1428

1538

1648

1758

1868

1978

2087

2197

2307

2417

F re q u e ncy (Hz )

Am

pli

tud

e

ApplicationsChampoingColorationLissage

34

Sonde tribo-acoustique:application aux tissus

Evaluation de la douceurd’un assouplissant

Soin du lingeLuxeSport

35

DSP Linéaire

0.0E+00

1.0E-12

2.0E-12

3.0E-12

4.0E-12

5.0E-12

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Fréquence (Hz)

DSP

L

RéférenceAssouplissant

La (dB)44.7

41.9

373839404142434445

Référence Assouplissant

Lv (dB)

Conclusion

Tribologie : science du frottement et de l’usure

Ingénierie du vivant:Vieillissement cutanéCheveuxOnglesSantéCosmétique

Métrologie sensorielle:Peau/cheveux/pelageHabillementLuxe

Bie

nnal

e de

la D

anse

–Ly

on 2

008

COULEURSSUR

CORPS

36

roberto.vargiolu@ec-lyon.frLaboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes