Méristème et cosmétologie

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MÉRISTÈME ET COSMÉTOLOGIE

Le Professeur Liudmila KORKINA traite de l’intérêt et de l’utilisation des cellulesméristématiques en cosmétologie destinée au rajeunissement cutané, grâce à leurs propriétés protectrices et anti-âge.

La fausse idée selon laquelle les cellules souches végétales (méristème) seraient absolument miraculeuses – en leur qualité de substitution aux cellules souches humaines ou aux facteurs de croissance, pour promouvoir la croissance des cellules cutanées et la régénération de la matrice extracellulaire – est actuellement l’une des plus diffusées à l’égard des experts en médecine esthétique tout comme auprès du grand public et de nombreuses allégations et promotions agressives émergent quant à leur prétendue action magique sur le rajeunissement cutané.

En tant que biologiste moléculaire et cellulaire, travaillant depuis 15 ans sur les cellules méristématiques à l’Institut italien de la dermatologie St. Mary’s à Rome, je pense que ces affirmations discréditent l’ensemble des brillantes perspectives qu’offrent véritablement ces cellules souches végétales en cosmétologie et en dermatologie.
Mon laboratoire vise à évaluer les mécanismes de l’activité biologique des méristèmes, afin de fournir de solides bases scientifiques en vue de leur utilisation en médecine esthétique et en dermatologie. Après avoir publié plus de 70 articles sur la question, je souhaite partager ma propre expérience des cellules souches végétales issues du méristème et traiter de leurs composants actifs et interactions avec la peau humaine et son rajeunissement.

Un peu d’Histoire
Il y a environ 40 ou 50 ans, nous avons commencé à sérieusement reconsidérer les anciennes approches pour traiter les pathologies humaines et les processus de vieillissement, en utilisant des produits d’origine complètement naturelle. Par exemple, environ 50% des anti-inflammatoires existants sont extraits de sources naturelles ou inspirés de la nature et nous constatons une progression constante et rapide de produits cosmétiques entièrement biologiques ou de compléments alimentaires comme adjuvants thérapeutiques.
Aussi, les problèmes dermatologiques auxquels les réponses thérapeutiques ne satisfont pas, parallèlement à l’amplification des attentes du public pour un rajeunissement cutané efficace, sont en première ligne des recherches de pointe en remèdes naturels. En s’éloignant de l’utilisation de produits dérivés d’animaux, les experts en médecine esthétique ont commencé à étudier la faisabilité et l’efficacité clinique de produits issus des plantes.
À la différence des humains et des animaux, celles-ci ne disposent pas de systèmes immunitaires, nerveux et endocriniens pour se protéger d’un milieu hostile, des infections, des blessures, des herbivores, des insectes, des tumeurs ou des espèces rivales. Dans la course évolutive, les plantes ont développé un seul mécanisme extrêmement efficace pour se protéger contre les stress biotiques et abiotiques : ils synthétisent ce que l’on appelle les métabolites secondaires.

Métabolites secondaires des plantes
Ils font partie des composants biologiquement actifs les plus courants dans les aliments, épices, arômes, parfums, propolis, vins, huiles essentielles, bières ou remèdes traditionnels.
Au vu des nombreux rôles essentiels que jouent les métabolites secondaires dans la physiologie végétale, ces composés ont suscité un grand intérêt ces dernières décennies, particulièrement dans leur usage médical comme antioxydants naturels, écrans UV, anticancéreux, chimio-préventifs, antiviraux, anti-inflammatoires, cicatrisants et agents antibactériens. L’industrie des parfums et des cosmétiques a également récemment montré un immense intérêt pour les métabolites secondaires des plantes.
Les métabolites secondaires sont de petites molécules, comme les hormones non protéiques, les neurotransmetteurs ou les médiateurs de la réponse immunitaire chez les êtres humains. Leur molécule mère est l’acide aminé phénylalanine, le même que pour les neurotransmetteurs et hormones humains, comme l’adrénaline, la noradrénaline, la sérotonine, les hormones thyroïdiennes, les œstrogènes ou encore les androgènes. En raison de cette similitude, les métabolites secondaires définies sont hautement disponibles aux cellules humaines liées aux mêmes parties des membranes cellulaires humaines (récepteurs), que des molécules d’origine humaine. Ils sont également parfaitement métabolisés dans les cellules humaines par les mêmes enzymes et les voies métaboliques (compatibilité élevée). Les métabolites secondaires des plantes peuvent imiter de nombreuses actions biologiques des molécules régulatrices humaines, ce qui permet d’exercer une amélioration biologique sur les cellules humaines.

Production industrielle
La production industrielle de métabolites secondaires de plantes est limitée par un certain nombre de facteurs :

– une faible abondance de sources naturelles,
– les variations saisonnières de récolte des plantes
– la contamination des plantes par des polluants environnementaux (métaux lourds, hydrocarbures, pesticides, aflatoxines, mycotoxines et autres composés dangereux organiques ou non organiques),
– des procédures complexes et coûteuses pour l’extraction et la purification des substances actives des tissus végétaux cultivés,
– une mauvaise standardisation du produit final en raison d’inévitables variations de sols, d’eau, de conditions météorologiques et d’engrais utilisés pour la croissance des plantes.

De plus, comme la demande de métabolites secondaires dérivés de plantes médicinales pour les industries pharmaceutiques et cosméceutiques augmente à un rythme très rapide, l’existence de ces plantes est de plus en plus menacée et beaucoup d’entre elles sont devenues des espèces en voie d’extinction. Dans une tentative de trouver des solutions alternatives viables à la production de composés naturels, les technologies de culture de cellules végétales ce sont donc développées, et sont de précieuses sources d’ingrédients médicinaux et cosmétiques de haute qualité, issus de sources végétales.

meristem-3Les cellules méristématiques – Source de métabolites secondaires
Les industries pharmaceutiques et cosmétiques se sont donc soudainement souvenues d’une découverte datant du 19ème siècle, la culture des cellules méristématiques. Elles étaient pourtant utilisées depuis plusieurs centaines d’années à différentes fins : reproduction de divers cultivars, modifications génétiques d’espèces végétales, préservation d’espèces disparues, production de plantes exemptes de virus, évaluation des métabolismes et physiologie des plantes. C’est seulement il y a 15-20 ans, que nous avons compris que ces cultures de cellules de méristème pouvaient être utilisées comme source de composants actifs pour la cosmétique et la pharmacie, alors même que les technologies in vitro de plantes sont connues depuis plus d’un siècle.
Parallèlement, les cellules méristématiques sont devenues une alternative extrêmement attrayante et rentable aux approches classiques, pour produire durablement et à grande échelle ces précieux métabolites secondaires dérivés des plantes (concept des « green cell factories »). La culture de méristèmes végétaux est la seule manière économiquement viable, de produire des métabolites de valeur, issus de plantes rares ou menacées. 
La culture de cellules végétales exposées à des stimulateurs appropriés (éliciteurs) offre une unique et précieuse source de « parfaits » modulateurs de l’état oxydatif (éliminateurs de radicaux libres, antioxydants directs et indirects), protecteurs UV, chélateurs de métaux lourds, agents antibactériens ou anti-inflammatoires.
Par une procédure très simple, les cellules de méristème sont prélevées de pousses, fleurs ou racines, puis cultivées dans différentes conditions, afin de produire les métabolites secondaires spécifiques souhaités. Par exemple, par une irradiation UV des cultures de cellules végétales, on peut induire une biosynthèse de métabolites secondaires contre le rayonnement UV. En conséquence, ces substances présenteront un très bon SPF contre les UVB et une excellente protection contre les UVA.Il est important de noter que les métabolites secondaires issus de cultures de méristèmes végétaux, sont facilement disponibles dans ce milieu en raison de leur pénétration de la membrane cellulaire externe. Pour obtenir des métabolites secondaires cachés dans les cellules végétales cultivées, les fines membranes cellulaires peuvent être rompues mécaniquement, sans addition de solvants toxiques ni de longue ébullition, habituellement utilisés pour extraire les métabolites secondaires de plantes cultivées, comme dans les racines, le liège, les feuilles, les graines, les fruits ou les fleurs. Généralement, le rendement de métabolites secondaires spécifiques obtenus à partir de cultures de cellules végétales stimulées par un éliciteur approprié, peut être cent fois plus élevé qu’avec une plante cultivée.
De plus, ces matières premières actives destinées à une utilisation en industrie cosmétique, sont complètement exemptes de solvants toxiques et d’additifs environnementaux indésirables, c’est un concentré de métabolites végétaux actifs et non affaiblis par des températures élevées.

Action des substances actives produites par les cellules méristématiques sur les mécanismes du vieillissement cutané
En préparations cosmétiques elles pourraient vraisemblablement affecter positivement et interagir avec plusieurs mécanismes de la peau humaine, à savoir ; protéger du photovieillissement ; maintenir une réaction redox équilibrée (oxydoréduction) ; équilibrer le microbiote cutané en prévention du vieillissement lié à une détérioration du système immunitaire de la peau ; réguler les mécanismes épigénétiques responsables du fonctionnement des gènes (cycles d’induction et de suppression) pour favoriser la régénération cutanée ; et contrôler les processus métaboliques des cellules de la peau et de la matrice extracellulaire.
Nos connaissances actuelles nous amènent à l’hypothèse que les métabolites secondaires actifs produits par des cultures de méristèmes, pourraient permettre d’ajuster les mécanismes de vieillissement cutané mentionnés, tout en favorisant des fonctions et structures cutanées caractéristiques d’une peau jeune.
Toutefois, les cosmétiques ne peuvent en rien modifier la génétique pour rendre la peau moins sujette au vieillissement. Par définition, des produits cosmétiques ne peuvent pas non plus affecter les cellules souches et même ne doivent pas interférer avec certaines des propriétés et fonctions vitales de la peau. De plus, les cellules souches étant un centre de propagation du matériel génétique, elles sont très bien protégées par notre corps et ne peuvent être facilement atteintes par des agents chimiques ou physiques.
Dans les expériences sur des cultures de cellules souches épidermiques humaines, il a été clairement démontré que ces cellules ne pouvaient pas être aisément transformées en cellules souches tumorales. Par conséquent, toutes les affirmations selon lesquelles les cellules souches végétales de méristème pourraient affecter ou se « substituer » aux cellules souches épidermiques humaines, sont fausses et insensées.

Meristem-2Protection contre le rayonnement UV  
Des concentrés de métabolites secondaires issus des cellules de méristème, possèdent d’excellents effets contre la nocivité du rayonnement UV, considéré comme une cause majeure du vieillissement prématuré de la peau. Les métabolites secondaires issus de cultures de méristème stimulé par une irradiation UV (principalement des polyphénols glycosylés) montrent une puissance de protection physique, chimique et biologique de la peau humaine, extrêmement élevée. En tant qu’écran physique, ces molécules peuvent efficacement absorber les UVB et UVA, et présentent donc des SPF-B et SPF-A très élevés, comparables voire souvent supérieures à ceux des écrans solaires conventionnels synthétisés chimiquement.
En outre, ces métabolites ne sont pas détruits par les UVB et en particulier par les UVA et sont des écrans solaires photostables garantissant à la peau une durée de protection supérieure. La grande majorité des métabolites secondaires sont aussi des antioxydants très efficaces, pouvant désamorcer les réactions en chaîne induites par le rayonnement UV dans les lipides des membranes cellulaires de la peau.
Certains de ces écrans solaires photostables produits par des cultures de cellules de méristème soumises à une élicitation UV, protègent les antioxydants endogènes situés dans la peau, comme le tocophérol alpha et le coenzyme Q10, d’une photo destruction induite par les UV.
Ils sont sécurisés en raison d’absence de propriétés photo-toxiques et photo-allergènes.

La protection biologique opérée par les métabolites secondaires est remarquable et ils offrent une large gamme d’effets positifs :

– ils atténuent les réactions inflammatoires de la peau au rayonnement UV,
– ils préviennent la suppression des cellules immunitaires de la peau (atténuent la dépression immunitaire associée aux UV)
– ils réduisent les réponses métaboliques des cellules de la peau à l’exposition UV, ce qui atténue le risque d’activation photochimique de pré-cancérogènes en cancérogènes.

Les différents métabolites de cellules de méristème exercent une action différentielle en tant que substances préventives, écrans solaires ou curatives en post-solaire. Les substances actives dérivées de cellules de méristème sont extrêmement efficaces dans la protection des kératinocytes, fibroblastes et vaisseaux sanguins des cellules endothéliales de la peau humaine, de la mort cellulaire engendrée par le rayonnement UV.
Les métabolites secondaires protègent également la barrière antioxydante endogène naturelle de la peau, qui lorsqu’elle est jeune est une barrière parfaite contre les radicaux libres environnementaux formés dans l’air pollué, en raison d’une interaction entre rayonnement UV, particules fines, toxines organiques et métaux lourds.
Cette barrière multicouche comprend des antioxydants lipidiques (tocopherol alpha et coenzyme Q10), qui sont une partie essentielle des lipides de surface de la peau. L’épiderme et le derme contiennent de grandes quantités d’acide ascorbique, d’acide urique et de glutathion, qui sont des antioxydants non enzymatiques de la peau. La peau est riche en enzymes antioxydantes, qui neutralisent les radicaux libres dans les cellules de la peau et la matrice extracellulaire. De l’autre côté, les cellules cutanées sont elle-même sources de radicaux libres.
Tous les types de cellules cutanées produisent des radicaux libres afin de protéger la peau et l’organisme entier contre les invasions microbiennes, pour métaboliser les toxines, médicaments, cosmétiques appliqués sur la peau et pour effectuer une transduction du signal intracellulaire.
Chez un organisme jeune et sain, la réaction redox de la barrière cutanée est équilibrée pour maintenir l’homéostasie de l’organisme et des tissus, alors que dans un organisme vieillissant ou malade, cet équilibre peut être altéré et basculer d’un côté à l’autre. Les métabolites secondaires permettent de restaurer l’équilibre des radicaux libres et des antioxydants dans la peau, induisant soit des systèmes générateurs de radicaux libres, soit une défense antioxydante endogène. Les métabolites secondaires n’ont pas besoin d’être eux-mêmes des antioxydants, car ils ont le pouvoir d’induire nos propres systèmes antioxydants via le facteur nucléaire Nrf2, les enzymes antioxydantes de la peau commençant alors à fonctionner pour la protéger contre un excès de radicaux libres provenant de l’extérieur ou produit par l’organisme.

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Avancées et limites
Nous devons cependant admettre que cette source de principes actifs, apparemment idéale pour les cosmétiques et les produits cutanés, comporte certaines limites. Il est par exemple encore assez difficile d’obtenir une production stable et reproductible des métabolites secondaires souhaitées à partir de cultures de méristèmes, en raison de leur instabilité génétique et métabolique, et des difficultés à les produire à échelle industrielle.
En raison de ces écueils actuels, ces ingrédients actifs ont des coûts relativement élevés. Cependant, avec le développement rapide des biotechnologies combinées actuelles, de l’ingénierie métabolique et de l’amélioration dans l’élicitation de cellules végétales, de plus nombreuses gammes de méristème végétal sont disponibles pour une production industrielle stable de leurs métabolites actifs, avec des mécanismes ciblés et sélectifs d’interaction avec les cellules de la peau.
Parallèlement, des processus technologiques pour développer des préparations cosmétiques stables assurant une bonne pénétration, délivrance et ciblage de ces principes actifs jusqu’aux différents types de cellules et couches cutanées sont nécessaires.
Par-dessus tout, la sécurité clinique et l’efficacité cosmétologique des produits cutanés contenant des actifs issus de cellules méristématiques doivent être dûment confirmées par des études cliniques randomisées contrôlées par placebo, en utilisant le produit final pour administration topique.
Plusieurs lignes de cosmétiques contenant des ingrédients actifs de Leontopodium alpinum, Buddeleja davidii, Centella asiatica, Gardenia jasminoids et Echinacea angustifolia issus de cellules méristématiques concentrées, ont été développées et commercialisées récemment. L’utilisation de ces gammes cellulaires particulières a été définie par de solides recherches menées en arrière-plan et publiées dans les principales revues scientifiques internationales examinées par des pairs. Ces publications ont montré des effets esthétiques impressionnants et durables dans l’amélioration de l’apparence de la peau, en raison du rajeunissement des cellules cutanées et de la matrice extracellulaire. Les effets de rajeunissement étaient encore plus évidents lorsque ces cosmétiques étaient utilisés en combinaison à des procédés connus de rajeunissement cutané, tels que laser fractionné, masque de collagène, peeling aux acides de fruit ou traitement par radiofréquence. Les effets cosmétiques ont été confirmés par des mesures instrumentales de l’hydratation de la peau, de l’élasticité et de la production de sébum. De plus, l’administration de ces produits sur la peau du visage montraient des effets protecteurs des antioxydants lipophiles dans les lipides superficiels de la peau, une diminution des niveaux d’oxydation du squalène et des protéines, et une normalisation du microbiote cutané.

Conclusion et perspectives
Les cultures de cellules de méristèmes dérivés de plantes médicinales semblent être une source véritablement unique, de métabolites secondaires biologiquement actifs, biodisponibles, biocompatibles et fortement concentrés, ciblant pratiquement tous les processus moléculaires responsables du vieillissement cutané humain connus à ce jour.
Ces cellules végétales cultivées produisent une grande quantité de ces précieux métabolites facilement isolables et non contaminés, présentant d’intéressantes propriétés telles que, protection UV, anti-inflammatoire, chimio-préventif de cancer cutané, cicatrisant, normalisation du système immunitaire cutané, métabolisme de la peau et équilibrage redox. Le développement industriel d’ingrédients actifs basés sur les métabolites secondaires des cellules de méristème pour les cosmétiques anti-âge est toxicologiquement, écologiquement et éthiquement durable puisqu’il n’affecte pas la biodiversité des plantes, tout en conservant des espèces menacées d’extinction ; il surmonte les problèmes de conservation et les difficultés d’extraction des métabolites issus de plantes cultivées ; il permet d’éviter la contamination par des polluants environnementaux et de mieux standardiser la matière première.
Les progrès en technologie cosmétique utilisant des véhicules appropriés avec des systèmes délivrance ciblée des métabolites dérivés de cellules de méristème à des couches et cellules de la peau définies, facilitera le développement de préparations topiques présentant une efficacité clinique et esthétique élevée et durable.

Pr Liudmila Korkina est une académicienne et professeure russe en biophysique et biochimie. Elle est PDG et fondatrice du Centre for Innovative Biotechnological Investigations à Moscou, Russie et était Directrice du Département d’ingénierie des tissus de l’Institut de dermatologie (IDI IRCCS) à Rome, Italie, de 1998 à 2013. Elle est consultante en R & D pour un certain nombre d’industries pharmaceutiques et cosmétiques. Auteure de 20 brevets, de plus de 300 publications scientifiques évaluées par des pairs, et de 20 chapitres dans des ouvrages sur les effets des radicaux libres et des antioxydants sur la physiologie et la pathologie de la peau. Elle participe régulièrement à la rédaction d’articles pour des magazines et publications professionnelles sur le métabolisme des médicaments, les processus oxydatifs, la longévité cellulaire et la chimie médicinale. Elle est membre du comité de rédaction du Advanced Wound Healing Journal et Membre de la Société européenne de médecine anti-âge (ESAAM).

Author: Body Language

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