La chimie des filtres solaires : 5 conseils d'application

Le spectre électromagnétique et les rayonnements UV

Les filtres solaires protègent la peau des rayons UV par des mécanismes chimiques et physiques : les filtres inorganiques (oxyde de zinc, dioxyde de titane) réfléchissent les rayonnements, tandis que les filtres organiques les absorbent en les convertissant en chaleur. Le SPF indique combien de fois plus longtemps la peau protégée résiste avant de brûler par rapport à une peau non protégée.

Les rayonnements ultraviolets (UV) sont la principale cause de dommages cutanés chez l'humain, dont le vieillissement précoce et les cancers de la peau.

Pour nous défendre, les filtres solaires sont un outil indispensable à toujours garder avec nous. Mais que se cache-t-il derrière une étiquette SPF ? Et comment ces filtres solaires fonctionnent-ils au niveau moléculaire ?

Avant de plonger dans le monde des filtres solaires, il est utile de prendre un peu de recul et de comprendre ce que sont les rayonnements ultraviolets.

Le Soleil émet de l'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques, qui composent le spectre électromagnétique. Ce spectre comprend différents types de rayonnements, qui se distinguent par leur longueur d'onde et la quantité d'énergie qu'ils transportent.

Quelle relation existe-t-il entre fréquence et longueur d'onde ?

La fréquence et la longueur d'onde d'un rayonnement électromagnétique sont étroitement liées.

• La fréquence et la longueur d'onde sont inversement proportionnelles.
• D'autre part, l'énergie d'un rayonnement électromagnétique est directement proportionnelle à sa fréquence.
• Par conséquent, l'énergie est inversement proportionnelle à la longueur d'onde.

Les rayonnements UV, invisibles à l'œil humain, se situent entre la lumière visible et les rayons X. Ils sont classés en trois grandes catégories selon leur longueur d'onde, qui se mesure en nanomètres (nm) :

• UVA (320-400 nm) : ils ont une longueur d'onde plus grande et, bien que moins énergétiques, pénètrent plus profondément dans la peau, atteignant le derme. Ils sont les principaux responsables du vieillissement cutané, de la formation des rides et, à long terme, contribuent aux cancers de la peau.
• UVB (290-320 nm) : ils ont une longueur d'onde intermédiaire et sont les principaux responsables des coups de soleil et de l'érythème. Ils sont plus énergétiques que les UVA et causent des dommages directs à l'ADN des cellules épithéliales.
• UVC (100-290 nm) : ce sont les rayonnements les plus énergétiques et les plus dangereux. Heureusement, ils sont entièrement absorbés par la couche d'ozone de l'atmosphère terrestre et n'atteignent pas la surface de la planète.

Souviens-toi : la protection solaire est donc essentielle pour protéger notre peau des rayons UVA et UVB.

Les effets des rayonnements UV au niveau cellulaire

L'exposition aux rayons UVA et UVB endommage les cellules de la peau par différents mécanismes, qui peuvent entraîner des conséquences à court et à long terme :

• Dommage à l'ADN : les rayonnements UV sont absorbés par l'ADN, provoquant la formation de structures anormales. Ces structures se forment lorsque deux bases azotées de l'ADN, adjacentes l'une à l'autre, se lient de façon anormale, créant une distorsion dans la structure en double hélice (par exemple, c'est précisément par ce mécanisme que se forment les dimères de thymine). Cette distorsion bloque les processus de réplication et de transcription de l'ADN. Si elles ne sont pas réparées, ces mutations peuvent conduire à une croissance cellulaire incontrôlée, une étape fondamentale vers le développement de cancers cutanés.
• Production de radicaux libres : les rayons UV peuvent générer des espèces réactives de l'oxygène, ou ROS (radicaux libres). Ces molécules, caractérisées par la présence d'un seul électron non apparié, sont très réactives et provoquent un stress oxydatif, qui endommage non seulement l'ADN, mais aussi les lipides et les protéines essentiels à la structure et à la fonction cellulaires, contribuant au vieillissement précoce de la peau.
• Dommage aux fibres de collagène et d'élastine : les rayons UVA, en pénétrant profondément dans le derme, endommagent les fibres de collagène et d'élastine. Ces protéines sont cruciales pour la fermeté et l'élasticité de la peau. Leur détérioration entraîne une perte de tonus et la formation de rides, un processus appelé photovieillissement.

Les mécanismes de réparation de l'ADN chez l'humain

Heureusement, nos cellules ne sont pas sans défense face à ces attaques. Elles possèdent des mécanismes sophistiqués de réparation de l'ADN qui agissent en permanence pour corriger les dommages et préserver l'intégrité du génome. Le principal mécanisme de réparation contre les dommages induits par les rayons UV chez l'humain est la réparation par excision de nucléotides (NER).

La NER est un processus complexe et hautement régulé. Un système enzymatique reconnaît le dommage, retire un segment d'ADN simple brin contenant la lésion et synthétise un nouveau brin en utilisant le brin « sain » comme matrice. Ce mécanisme est fondamental pour prévenir les mutations susceptibles de provoquer un cancer.

Attention : il est important de noter que, chez l'humain, le mécanisme de réparation directe (photoréactivation) présent chez d'autres organismes n'est pas actif, ce qui fait de la NER notre principal allié contre les dommages causés par les UV.

La chimie de la protection solaire : mécanismes et composés

La protection solaire repose sur l'utilisation de substances actives, appelées filtres solaires UV, qui ont pour rôle d'empêcher les rayonnements UV de pénétrer et d'atteindre les couches plus profondes de la peau.

Bien qu'il s'agisse dans les deux cas de composés chimiques, la classification la plus juste distingue les filtres solaires inorganiques des filtres organiques, communément appelés « filtres solaires physiques » et « filtres solaires chimiques » en raison de leur mécanisme d'action différent.

Filtres physiques (ou inorganiques)

Les filtres solaires physiques sont constitués de minéraux finement broyés qui agissent en formant une barrière physique à la surface de la peau. Les composés les plus courants sont le dioxyde de titane et l'oxyde de zinc. Au niveau moléculaire, ce sont des solides cristallins qui se présentent sous forme de poudres blanches insolubles dans l'eau.

Leur mécanisme principal est la réflexion et la diffusion des rayons UV, agissant comme un véritable bouclier qui éloigne les rayonnements de la peau.

Cependant, il est scientifiquement prouvé que ces filtres solaires absorbent aussi une partie importante du spectre UV, surtout dans la bande UVA, tout comme les filtres solaires chimiques. Leur nature inerte et photostable les rend particulièrement adaptés aux peaux sensibles et aux formulations hypoallergéniques.

Filtres chimiques (ou organiques)

Les filtres solaires chimiques sont des composés organiques qui fonctionnent en absorbant l'énergie des rayonnements UV. Au niveau moléculaire, ce sont des molécules complexes qui contiennent des chromophores, c'est-à-dire des structures chimiques ou des groupes fonctionnels capables d'absorber les rayonnements électromagnétiques à des longueurs d'onde spécifiques. Pour approfondir ces concepts, une solide base en chimie est fondamentale.

Lorsqu'un photon UV frappe le chromophore, l'énergie du rayonnement électromagnétique est absorbée, excitant les électrons du chromophore vers un niveau d'énergie supérieur.

Pour revenir à leur état fondamental (moins énergétique), la molécule libère l'énergie en excès. Cette libération se fait principalement sous forme de chaleur ou d'un rayonnement à une longueur d'onde moins nocive, qui est dissipé avant de pouvoir endommager les cellules de la peau.

Souvent, les formulations modernes combinent plusieurs filtres solaires chimiques pour couvrir un spectre plus large de longueurs d'onde UV et garantir une protection plus complète.

Qu'est-ce que le facteur de protection solaire (SPF) ?

Le facteur de protection solaire (SPF) est un indicateur crucial qui figure sur les étiquettes des filtres solaires. Le SPF mesure la protection du produit contre les rayons UVB, les principaux responsables des coups de soleil.

Par exemple, un SPF 30 n'indique pas que le produit bloque 30 % des rayons UV, mais plutôt qu'il multiplie par 30 le temps nécessaire pour que la peau protégée brûle par rapport à une peau non protégée. Cela signifie que, si ta peau met 10 minutes à brûler sans protection, avec un SPF 30 elle mettrait environ 300 minutes (5 heures).

Il est important de souligner que le SPF n'offre pas une protection totale et que son efficacité dépend d'une application correcte et généreuse.

• un SPF 15 bloque environ 93 % des rayons UVB
• un SPF 30 bloque environ 97 % des rayons UVB
• un SPF 50 bloque environ 98 % des rayons UVB

Comme on peut le constater, la différence de protection entre un SPF 30 et un SPF 50 est minime en termes de pourcentage. En général, pour une protection optimale, il est conseillé de réappliquer le produit au moins toutes les deux heures, voire plus fréquemment après avoir nagé ou transpiré, quelle que soit la valeur du SPF.

La mention « à large spectre » garantit en outre que le produit protège aussi des rayons UVA, responsables du vieillissement cutané et du risque de cancers de la peau.

L'importance de connaître son phototype

Le phototype est une classification scientifique de la peau qui indique sa réaction à l'exposition solaire, en fonction de la quantité de mélanine produite. La mélanine est le pigment qui protège la peau des rayons UV. Selon le phototype (qui va de I à VI), la peau présente une sensibilité différente et une tendance plus ou moins grande à brûler.

• Phototypes clairs (I-II) : ils ont une peau très claire, des cheveux roux ou blonds et des yeux clairs. Ils ont tendance à brûler facilement et à bronzer difficilement. Ils présentent un risque plus élevé de dommages solaires et de cancers de la peau. Pour ces phototypes, l'usage de filtres solaires à SPF élevé et une protection attentive sont essentiels.
• Phototypes intermédiaires (III-IV) : ils ont une peau, des cheveux et des yeux plus foncés. Ils ont tendance à brûler moins facilement et à bronzer progressivement. Le risque de dommages solaires est moindre que pour les phototypes clairs, mais pas nul. Pour eux aussi, une protection solaire constante est essentielle.
• Phototypes foncés (V-VI) : ils ont une peau très foncée, des cheveux et des yeux foncés. Ils brûlent très rarement et bronzent facilement. Bien que la plus grande quantité de mélanine offre une protection naturelle, ils ne sont pas à l'abri des dommages cellulaires causés par les rayons UV. L'usage d'une protection solaire reste indispensable pour prévenir les dommages à long terme et les cancers cutanés.

Important : quel que soit le phototype, l'usage d'une protection solaire adaptée est une habitude que tout le monde devrait adopter pour garder une peau saine et réduire le risque de maladies.

5 conseils pour bien appliquer la protection solaire

Une protection solaire efficace ne dépend pas seulement de la qualité du produit, mais aussi de sa bonne application.

Voici enfin 5 conseils essentiels pour garantir une protection maximale :

• Sois généreux(se) sur la quantité : pour obtenir le niveau de SPF indiqué sur l'étiquette, il faut appliquer une quantité suffisante de produit. En général, on peut compter l'équivalent d'un verre à shot pour couvrir tout le corps.
• Applique la protection solaire à l'avance : il est essentiel d'appliquer le filtre solaire au moins 15-30 minutes avant de sortir. Cela laisse aux filtres solaires le temps de « se lier à la peau » et de former une barrière protectrice efficace.
• Réapplique fréquemment : la protection solaire a tendance à se dégrader avec le temps et à être éliminée par la transpiration ou l'eau. Réapplique le produit environ toutes les deux heures, ou plus souvent si tu nages ou transpires abondamment.
• N'oublie pas les zones « cachées » : beaucoup de personnes se concentrent sur les bras et les jambes, en oubliant des zones vulnérables comme les oreilles, le cou, le dessus des pieds et le cuir chevelu.
• Utilise la protection solaire en combinaison avec d'autres méthodes : les filtres solaires ne sont qu'une partie d'une stratégie de protection plus complète. L'AIRC recommande de porter des vêtements protecteurs, de chercher l'ombre et d'utiliser des lunettes de soleil pour protéger les yeux.

Conclusion

Derrière la protection solaire se cache un concentré de science, une combinaison de chimie, de physique et de biologie qui œuvre à défendre notre corps des effets nocifs du soleil. Comprendre comment fonctionnent les filtres solaires, quels dommages les rayons UV peuvent causer et comment notre peau cherche naturellement à se réparer nous permet de prendre des décisions plus éclairées pour notre santé et de profiter plus sereinement du temps passé en plein air.

Souviens-toi que l'usage correct d'une protection solaire à large spectre prévient non seulement les coups de soleil désagréables, mais constitue aussi une action fondamentale pour réduire le risque de maladies cutanées à long terme et préserver la santé de la peau.

Fais de la protection solaire une partie essentielle de ta routine quotidienne, quel que soit ton phototype et quelle que soit la saison.

Bel été de la part d'Up to Ten !

Cet article a un but purement informatif et n'entend pas remplacer l'avis ou la consultation d'un médecin.

FAQ

Quelle est la différence entre filtres solaires physiques et chimiques ?

Les filtres physiques (inorganiques) comme l'oxyde de zinc et le dioxyde de titane réfléchissent et diffusent les rayons UV en formant une barrière sur la peau. Les filtres chimiques (organiques) absorbent les rayonnements UV et les convertissent en chaleur grâce aux chromophores. Les formulations modernes combinent souvent les deux pour une protection complète.

À quelle fréquence dois-je réappliquer la protection solaire ?

La protection solaire doit être réappliquée toutes les 2 heures, ou plus fréquemment si l'on nage ou si l'on transpire. Le SPF indiqué sur l'étiquette repose sur une application généreuse (environ 2 mg/cm2 de peau) et la protection diminue avec le temps à cause de la dégradation, de la transpiration et des frottements.

Un SPF 50 protège-t-il bien plus qu'un SPF 30 ?

Non, la différence est minime : un SPF 30 bloque 97 % des rayons UVB, un SPF 50 en bloque 98 %. La plus grande différence tient à une application correcte et à une réapplication fréquente. Un SPF 30 appliqué généreusement et réappliqué toutes les 2 heures protège mieux qu'un SPF 50 appliqué en quantité insuffisante.

Les personnes à la peau foncée doivent-elles utiliser une protection solaire ?

Oui. Même si la mélanine offre une protection naturelle, les phototypes foncés (V-VI) ne sont pas à l'abri des dommages cellulaires causés par les UV. Le risque de cancers cutanés est plus faible mais pas nul, et le photovieillissement touche tous les types de peau. La protection solaire est importante pour tout le monde.