De beaux cheveux : comment les neutrons aident à comprendre les interactions shampooing-cheveux

La recherche est en constante évolution pour optimiser les propriétés des shampooings. Cette étude pourrait aider à concevoir des produits capillaires plus efficaces et plus écologiques, avec des effets revitalisants améliorés. Elle a été développée à l'ILL en collaboration avec L'Oréal.

Le cheveu est une structure très complexe et intéressante. Au niveau moléculaire, il est constitué d'un réseau protéique recouvert de molécules grasses (lipides). Les shampooings et autres produits capillaires peuvent s'adsorber sur cette structure, ce qui est à la base de leurs effets bénéfiques tels que le nettoyage et le conditionnement.

Différents traitements, par exemple la décoloration, peuvent altérer la couche lipidique des cheveux, modifiant ainsi  la façon dont le shampooing s'adsorbe. La plupart des études sont basées sur des modèles de cheveux soit totalement endommagés, soit totalement intacts, alors qu'il est en réalité crucial de prendre en compte la forte prévalence de cheveux qui n'ont été que partiellement modifiés ou endommagés par les traitements.

Une étude récente s'est concentrée sur ce défi particulier en concevant de nouvelles surfaces à composition mixte qui imitent les cheveux partiellement endommagés, dépourvus d'une partie de leur couche lipidique. L'équipe a ensuite étudié l'adsorption de deux molécules sur ces surfaces : le dodécylsulfate de sodium (SDS, un agent nettoyant présent dans la plupart des savons) et le chitosane, une molécule de sucre complexe qui est une alternative biosourcée prometteuse à certains ingrédients synthétiques actuellement utilisés dans les shampooings.

L'étude s'inscrivait dans le cadre du projet de doctorat de Serena Cozzolino, auteure principale, dans le cadre d'I InnovaXN, un programme de formation doctorale financé par l'Union Européenne qui rassemble de grandes infrastructures de recherche et l'industrie. Le projet a été développé à l'ILL, en collaboration avec des chercheurs de l'entreprise de cosmétiques L'Oréal et de l'Institut royal de technologie (KTH) en Suède.

Les scientifiques ont utilisé des méthodes sensibles à la surface pour mener leurs études, en privilégiant les expériences de réflectométrie neutronique (RN) réalisées sur l'instrument D17 de l'ILL et sur INTER à la source de neutrons et de muons ISIS. "La RN est capable de détecter même de petits changements à la surface et permet également de suivre les processus d'adsorption en temps réel", explique Philipp Gutfreund, contact local sur l'instrument D17."

Les premiers résultats ont montré que le SDS s'adsorbait sur la surface des cheveux en interagissant avec ses parties hydrophobes. Dans le cas du chitosane, une version longue et une version courte de la molécule s'adsorbaient de manière irréversible à la surface ; davantage de molécules de la version courte s'adsorbaient.

Les expériences suivantes se sont concentrées sur l'adsorption de SDS sur les cheveux après qu'une certaine quantité de chitosane ait déjà été adsorbée. "Ici, l'adsorption de SDS dépendait fortement de l'utilisation d'une forme longue ou courte de chitosane", explique Serena Cozzolino. La forme longue de chitosane entraînait une adsorption de SDS plus importante que le monomère. De plus, il a été démontré que le SDS quittait plus facilement la surface lors du rinçage, laissant derrière lui une couche de chitosane.

Lors d'une dernière expérience, le chitosane et le SDS ont pu s'adsorber simultanément. Dans ce cas, une plus grande quantité de SDS était présente dans le film formé sur la structure des cheveux. Le film s'étendait sur de plus grandes distances à partir de la surface, contenant une fraction plus faible de chitosane.

"Ces expériences réussies nous ont incités à mener une étude plus approfondie sur les interactions cheveux-shampooing, actuellement en cours ", déclare Serena Cozzolino. "De telles études sont extrêmement importantes pour l'industrie cosmétique et des soins capillaires, car elles nous aident à comprendre nos formulations en détail. Cela nous permet de les optimiser au niveau moléculaire", ajoute Gustavo S. Luengo, chercheur chez L'Oréal Recherche et Innovation (France).

Les expériences réalisées par l'équipe démontrent comment la science neutronique peut faire le lien entre la recherche fondamentale et les besoins industriels, favorisant ainsi des innovations durables.