Évaluation biométrologique des cosmétiques anti-âge et antirides Biometrological evaluation of anti-age and anti-wrinkle cosmetics

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1 + Évaluation biométrologique des cosmétiques anti-âge et antirides Biometrological evaluation of anti-age and anti-wrinkle cosmetics Dr Lise Agopian-Simoneau Dans cet article, nous nous arrêterons à la biométrologie cutanée non invasive, qui consiste à mesurer les propriétés physiques et fonctionnelles de la peau et des phanères, in vivo, par des méthodes «non interventionnelles» qui peuvent être utilisées sur le vivant sans modifier ni altérer le tissu soumis à examen. This article will deal with non invasive skin biometrology. This consists of measuring the physical and functional properties of the skin and superficial body growth, in vivo, by «non interventional» methods that may be used on the living without modifying or altering the tissue subject to examination

2 I Généralités Generalities + Le vieillissement, génétiquement programmé, est une caractéristique liée à chaque espèce animale. En ce qui concerne l espèce humaine, il est accéléré par différents facteurs exogènes : les radiations actiniques, les conditions hygiéno-diététiques, le stress, la pollution, etc. Genetically programmed ageing is a specific characteristic for each animal species. As regards the human race, it is accelerated by different exogenous factors: actinic radiation, the conditions of hygiene and diet, stress, pollution, etc. Le vieillissement cutané se manifeste par un amincissement progressif de l épiderme, un déséquilibre desquamation/adhésion au niveau de la couche cornée, un aplatissement de la jonction dermo-épidermique, une pigmentation non homogène. L intégrité des molécules protéiques du derme est altérée par intervention des métalloprotéinases, d où une augmentation des pontages intermoléculaires et une glycation du collagène. Ces manifestations du vieillissement cutané ont des effets visibles : desséchement en surface, perte d élasticité, modifications du relief cutané avec anisotropie, ridules, rides, troubles dyschromiques, aspect terne avec diminution ou perte de l éclat du teint. Skin ageing occurs through the progressive thinning of the epidermis, a desquamation/adhesion imbalance in the stratum corneum, flattening of the dermal-epidermal junction and non homogenous pigmentation. The integrity of the protein molecules in the derma is altered by the intervention of metalloproteinases, resulting in an increase in the intermolecular bridges and glycation of the collagen. These manifestations of skin ageing are visible: surface drying, loss of elasticity, modifications in the skin relief with anisotrophy, wrinkles, dyschromic disorders, dull appearance with a reduction or loss in the brightness of the complexion. A_ les sujets volontaires Les études concernant le vieillissement cutané non pathologique se pratiquent sur des sujets volontaires, qui sont intégrés dans le panel d étude après vérification de leur état de santé et qui doivent être informés avec précision des conditions de l étude et avoir donné leur accord par la signature d un «consentement libre et éclairé». A_ the volunteers Studies on non pathological skin ageing are carried out on volunteers. They are integrated in the study panel after verification of the state of their health. In addition, they have to be precisely informed of the conditions of the study and provide their consent by signing an «informed consent form» B_ les conditions de mesures Les mesures biométrologiques sont, dans la grande majorité des cas, des mesures comparatives pour lesquelles il est essentiel de respecter strictement la B_ the measurement conditions In most cases, the biometrological measurements are comparative measurements in which it is essential to exactly comply with the

3 zone topographique mesurée à chaque temps de mesure. Les conditions environnementales, température, degré hygrométrique peuvent interférer avec les résultats et il faut obligatoirement procéder aux mesures dans les mêmes conditions (atmosphère et température contrôlées). Il convient, si possible, de «croiser» les méthodes, c est-à-dire d en utiliser plusieurs pour mesurer les mêmes paramètres. topographical zone measured at each measurement time. The environmental conditions, temperature, degree of hygrometry, etc. may interfere with the results and it is necessary to take the measurements in identical conditions (controlled atmosphere and temperature). If possible, it is advisable to «cross» the methods, that is, use several methods to measure the same parameters. Évaluation biométrologique des cosmétiques Biometrological evaluation of cosmetics II Étude de l Épiderme et de ses propriétés Study of the Epidermis and its properties + A_ étude morphologique In vivo ne sont accessibles à la biométrologie que l aspect de surface de l épiderme, c est-à-dire le microrelief cutané ou réseau microdépressionnaire, et le macrorelief, ainsi que le type de desquamation des cellules cornées en surface. Le microrelief peut être observé à la surface de la couche cornée et forme des plis ou lignes délimitant des plateaux de formes géométriques simples. Ce relief varie suivant les individus, l âge, le degré d exposition au soleil, l état d hydratation de surface, les contraintes mécaniques. Les liens entre le microrelief et les différents facteurs endogènes et exogènes qui l influencent ne sont pas encore tous connus et les méthodes d études sont nombreuses. Le macrorelief se constitue des ridules et des rides qui, au fil du temps, marquent leur empreinte sur la peau, d abord en lien avec les mouvements normaux du visage rides «d expression» puis en lien avec le vieillissement, qu il soit génétique ou exogène. A_ morphological study Only the appearance of the surface of the epidermis is accessible to biometry in vivo, that is, the skin microrelief or microdepression network, and the macrorelief as well as the type of desquamation of the surface horny cells. The microrelief may be observed at the surface of the stratum corneum and form folds or lines defining plateaux of simple geometric shapes. This relief varies according to the individual, age, degree of exposure to the sun, the state of surface hydration and mechanical constraints. The links between the microrelief and the different endogenous and endogenous factors influencing it are still not fully known and there are a great many study methods. The macrorelief consists of wrinkles that, with time, leave their imprint on the skin, first resulting from the normal movements of the face «expression» wrinkles then resulting from ageing, whether genetic or exogenous

4 II Étude de l ÉPIDERME et de ses propriétés Study of the EPIDERMIS and its properties 1 Données PHYSIQUES L étude du relief de surface est utilisée pour quantifier l activité anti-âge et l activité hydratante d un cosmétique. Les différents paramètres étudiés au niveau physique le sont par analogie avec les méthodes profilométriques utilisées depuis longtemps pour caractériser les surfaces des matériaux industriels ; le paramètre RA est le plus utilisé et représente la rugosité moyenne, définie comme le rapport de la surface intégrée autour de la valeur moyenne à la longueur de la peau balayée. 2 Les différentes MÉTHODES a. Utilisation de capteurs mécaniques ou laser On procède à partir d une empreinte en silicone, à partir de laquelle on réalise une contre-empreinte rigide qui est lue par palpation soit par une pointe de diamant, soit par un rayon laser. Cette méthode est d une très grande précision mais relativement longue à mettre en œuvre. On peut aussi utiliser, sur les répliques, un dispositif laser à défocalisation permettant de réaliser une image tridimensionnelle du relief avec une matrice de points 512 x 512 et un pas d échantillonnage de 10 µm pour le relief du visage. On peut donc, par cette méthode, étudier la géométrie de la ride et quantifier son volume et sa surface projetée. b. Analyse d image Méthode des ombres portées On utilise directement la réplique cutanée souple inversée sur laquelle on génère des ombres portées par un éclairage rasant ayant un angle d incidence 1 Physical DATA The surface relief is studied to quantify the antiage and moisturising effect of a cosmetic. The different parameters studied are physically so by analogy with the profilometric methods that have been used for a long time to characterise the surfaces of industrial materials. The RA parameter is most often used and represents the average roughness, defined as the ratio of the surface integrated around the average value over the length of the skin scanned. 2 The different METHODS a. Use of mechanical or laser sensors A silicone impression is used to create a rigid counter-impression that is read by palpation or by the tip of a diamond, or by a laser beam. This method is highly precise but relatively long to use. It is also possible to use a defocalisation laser device on the replicas to create a 3-D image of the relief with a 512 x 512 point matrix and a sampling length of 10µm for the relief of the face. Therefore, this method can be used to study the geometry of the wrinkle and quantify its volume and projected surface. b. Image analysis Cast shadow method The reverse pliant skin replica is directly used and shadows are cast on it by a raking light with FIGURE 1 _ 3D Skin Analyzer FIGURE 1 _ 3D Skin Analyzer

5 connu. L image créée est détectée par une caméra CDD (Charge Coupled Device), puis digitalisée par un convertisseur informatique qui permet d obtenir 256 niveaux de gris. Les niveaux de gris sont traduits en une série d indices standardisés qui caractérisent et quantifient le relief de la surface cutanée. On peut définir la valeur de différents paramètres, le principal étant RA, mais on peut aussi définir la profondeur moyenne des rides, les classer en rides profondes, moyennes Mais la méthode génère une perte d information et ne peut être utilisée que sur empreintes, et non in vivo. Méthode par projection de franges Le principe optique utilisé est celui de la projection de franges : des franges d interférences sont projetées directement sur la peau, via un système optique spécifique miniaturisé, et leurs modifications en fonction du relief rencontré sont capturées comme une image par une caméra numérique. Une image de phase est alors directement calculée à partir des images de projection des franges d interférences. Un exemple de ce type de dispositif est le 3D Skin Analyzer (figure 1), dispositif innovant qui permet la caractérisation 3D du relief cutané in vivo et de façon instantanée, ainsi que le calcul des principaux paramètres de rugosité. Le 3D Skin Analyzer permet d obtenir en temps réel, in vivo, différentes informations sur la zone cutanée étudiée : les principaux indices de rugosité une image reconstruite en 3D représentant la zone étudiée (figures 2 et 3) une représentation numérique correspondante aux altitudes des différents points des profils de lignes (coupes) de l image, profils standards et profils personnalisés (figure 4). Les principales applications sont les suivantes : la mise en évidence des effets des produits antirides et anti-âge l évaluation des effets cosmétiques sur l état de surface cutané et/ou des effets hydratants l évaluation des résultats des techniques de médecine esthétique (resurfacing laser, injections de produits de comblement, toxine botulique, etc.). profondes et diminuent en nombre pour une même surface a known angle of incidence. The image created is detected by a CDD (Charge Coupled Device) camera, then digitalised by a data processing converter to obtain 256 levels of grey. The levels of grey are translated into a series of standardised indexes that characterise and quantify the relief of the skin surface. The value of different parameters can be defined, the main one being RA, although it is also possible to determine the average depth of the wrinkles, classify them into deep, average, etc. wrinkles. However, the method generates a loss of information and can only be used on impressions and not in vivo. Fringe projection method The optical principle used is that of fringe projection: interference fringes are directly projected on the skin, via a specific miniaturised optical system, and their modifications as a function of the relief encountered are captured like an image by a digital camera. A phase image is then directly calculated from the projection images of the interference fringes. One example of this type of device is the 3D Skin Analyzer (figure 1), a new device that is used for the 3D characterisation of the skin relief in vivo and instantaneously, as well as the calculation of the main roughness parameters. The 3D Skin Analyzer is used to obtain in real time, in vivo, different information about the skin zone studied: the main indexes of roughness a reconstituted 3D image representing the zone studied (figures 2, 3 and 4) a digital representation corresponding to the altitudes of the different points line profiles (sections) of the image, standard profiles and personalised profiles (figures 5 and 6). The main applications are: the demonstration of the effects of antiwrinkle and anti-age products the evaluation of the cosmetic effects on the state of the skin surface and/or moisturising effects the evaluation of the results of aesthetic medical techniques (laser resurfacing, injections of filling products, botox, etc.). Évaluation biométrologique des cosmétiques Biometrological evaluation of cosmetics + 059

6 II Étude de l ÉPIDERME et de ses propriétés Study of the EPIDERMIS and its properties FIGURE 2 _ image reconstruite en 3D FIGURE 2 _ reconstituted 3D image FIGURE 3 _ image reconstruite en 3D FIGURE 3 _ reconstituted 3D image FIGURE 4 _ image reconstruite en 3D FIGURE 4 _ Reconstituted 3D image Le domaine de prédilection de l analyse d image du relief cutané est l étude des modifications liées à l âge : les lignes primaires deviennent plusprofondes et diminuent en nombre pour une même surface la direction des lignes primaires se concentre le long d un axe principal (anisotropie) The domain of predilection of image analysis of the skin relief is the study of age-related changes: the primary lines deepen and become fewer for the same surface the direction of the primary lines is concentrated along a main axis (anisotrophy)

7 les lignes secondaires diminuent beaucoup en nombre, mais leur profondeur varie peu les ridules augmentent en profondeur et en nombre les rides apparaissent et se creusent. Le microrelief cutané semble donc s atténuer avec l âge, alors que le macrorelief (rides et ridules) augmente. Les modifications liées à l âge chronologique sont encore plus marquées si le vieillissement solaire s y ajoute. L étude du relief cutané, tant microrelief que macrorelief, permet d étudier les modifications apportées en surface par l application d un cosmétique. the number of secondary lines decreases greatly, but their depth does not change much the depth and number of small wrinkles increases the wrinkles appear and deepen. The skin microrelief therefore seems to decrease with age, while the macrorelief (wrinkles) increases. Changes related to chronological age are even more distinct if sun ageing is added. Study of the skin relief, both microrelief and macrorelief, is used to study the surface modifications provided by the application of a cosmetic. Évaluation biométrologique des cosmétiques Biometrological evaluation of cosmetics c. Quantification de l état squameux de surface Lors du vieillissement cutané, l équilibre desquamation/adhésion de la couche cornée est altéré, avec accumulation anormale de cellules cornées adhérentes. C est le cas lorsque la teneur en eau de la c. Quantification of the surface squamous state With skin ageing, the desquamation/adhesion balance of the stratum corneum changes, with an abnormal accumulation of adherent horny cells. This is the case with a decrease in the water FIGURE 5 _ Profils de lignes (coupes) de l image FIGURE 4 _ Profiles (sections) of the image FIGURE 6 _ Profils de lignes (coupes) de l image FIGURE 6 _ Profiles (sections) of the image + 061

8 II Étude de l ÉPIDERME et de ses propriétés Study of the EPIDERMIS and its properties couche cornée diminue, mais aussi lorsque le turnover épidermique est ralenti, deux situations que l on retrouve dans le vieillissement cutané. L utilisation d un D-squame (pastille adhésive) appuyé sur la peau à une pression constante et pendant un temps déterminé permet de réaliser une biopsie de surface. La pastille est lue par un système optique : plus son opacité est grande, plus la quantité de squames est importante. Elle peut aussi faire l objet d une analyse d image spécifique qui permet de déterminer le mode de desquamation de la couche cornée. content of the stratum corneum as well as when the epidermic turn-over slows down, two situations that are found in skin ageing. The use of a D-squame (adhesive patch) applied on the skin at a constant pressure and for a determined time is used to carry out a surface biopsy. The patch is read by an optic system. The greater the opacity, the greater the number of squama. It may also undergo a specific image analysis that is used to determine the mode of desquamation of the stratum corneum B_ étude des fonctions épidermiques 1 Étude de la FONCTION barrière La fonction barrière est la fonction fondamentale de l épiderme et siège électivement au niveau de la couche cornée. La teneur en eau du stratum corneum (10 à 13 %) détermine à la fois son aspect esthétique et sa fonction. L importance de cet état d hydratation est une dominante de la cosmétologie moderne. Dans le vieillissement cutané, on observe une diminution de la teneur en eau des couches superficielles de l épiderme. a. Mesure de l impédance cutanée Les propriétés électriques de la peau varient avec la teneur en eau du stratum corneum suivant trois mécanismes possibles : modification du moment dipolaire des chaînes de kératine en présence d eau variation de la mobilité des ions des espaces intercellulaires sous l effet d un courant électrique suivant la teneur en eau formation entre les molécules d eau présentes dans la peau de ponts hydrogènes avec échange de protons entre molécules. Les modifications de l impédance traduisent ce qui se passe au niveau de la couche cornée. La présence d eau sur la peau ou dans le stratum corneum provoque une diminution proportionnelle de l impédance. L appareil le plus fréquemment utilisé est un cornéomètre. B_ study of the epidermal functions 1 Study of the BARRIER function The barrier function is the basic function of the epidermis and is electively found in the stratum corneum. The water content of the stratum corneum (10 to 13%) both determines its aesthetic aspect and its function. The extent of this state of hydration is a main factor in modern cosmetology. In skin ageing, a reduction is noted in the water content of the surface layers of the epidermis. a. Mesurement of the skin impedance The electric properties of the skin vary with the water content of the stratum corneum according to three possible mechanisms: modification of the dipolar moment of keratin chains in the presence of water variation of the mobility of ions in the intercellular spaces under the effect of an electric current according to the water content formation of hydrogen bridges between the water molecules present in the skin with proton exchange between molecules. The modifications in the impedance represent what is happening in the stratum corneum. The presence of water on the skin or in the stratum corneum provokes a proportional decrease in the impedance. A corneometer is the instrument most often used.

9 b. Mesure de la perte insensible en eau L appareil le plus fréquemment utilisé est un évaporimètre, capable de mesurer la température et l humidité relative à 3 et 9 mm de la surface cutanée. Cette méthode de mesure repose sur la loi Fick qui régit la diffusion de l eau à partir d une surface. 2 Étude de la vitesse de RENOUVELLEMENT épidermique L épiderme est une structure dynamique en perpétuel renouvellement ; entre sa naissance au niveau de la couche germinative et son élimination au niveau de la couche cornée, une cellule met entre 21 et 28 jours. Lors du vieillissement, ce cycle se ralentit de plus en plus. Pour mesurer l effet d actifs ayant pour but de relancer le turnover épidermique, on utilise des techniques de «marquage» des cellules cornées superficielles, soit par le chlorure de dansyl, soit par la dihydroxyacétone (DHA). b. Mesurement of the imperceptible loss of water An evaporimeter is the instrument most often used. It can measure the temperature and relative humidity 3 and 9mm from the skin surface. This method of measurement is based on Fick s law that governs the diffusion of water from a surface. 2 Study of the SPEED of epidermal renewal The epidermis is a dynamic structure in perpetual renewal. A cell takes from 21 to 28 days from the time of its birth in the stratum germinativum to its elimination in the stratum corneum. This cycle increasingly slows down with age. To measure the effect of active substances aiming at restoring the epidermal turn-over, «marking» techniques for the upper horny cells are used, either by dansyl chloride or dihydroxyacetone (DHA). Évaluation biométrologique des cosmétiques Biometrological evaluation of cosmetics III Étude de la Couleur de la peau Study of skin Colour + A_ données physiologiques, données physiques La vision humaine résulte de l absorption sélective par les objets des radiations électromagnétiques dans le spectre visible de la lumière (400 à 700 nm), déterminant la façon dont sont vues les couleurs. Les radiations électromagnétiques non absorbées par les objets sont réfléchies et/ou transmises à l observateur et analysées. L œil humain synthétise la réponse globale grâce à trois types de récepteurs colorés : les cônes rouges, verts et bleus de la rétine. La sen- A_ physiological data, physical data Human vision results from the selective absorption by the objects of electromagnetic rays in the visible spectrum of light (400 to 700nm), determining the way colours are perceived. Electromagnetic rays not absorbed by objects are reflected and/or transmitted to the observer and analysed. The human eye synthesizes the global response by means of three types of colour receptors: the red, green and blue cones of the + 063

10 III Étude de la COULEUR de la peau Study of skin COLOUR sation de couleur est le résultat de la perception de ces phénomènes par le cerveau et la réponse qu il donne. Les propriétés optiques de la peau humaine s expliquent par la superposition de couches transmettant, absorbant, dispersant et réfléchissant de façon différente les composantes de la lumière. La mélanine et l hémoglobine avec le degré de vasodilatation superficiel dermique sont accessibles aux différentes techniques et la sensibilité des différentes méthodes est excellente. retina. The sensation of colour results from the perception of these phenomena by the brain and the response provided. The optical properties of human skin are accounted for by the superposition of layers transmitting, absorbing, dispersing and reflecting the components of light in a different way. The melanin and haemoglobin with the degree of superfical dermal vasodilation are accessible to the different techniques and the sensitivity of the different methods is excellent. B_ les différentes méthodes 1 La SPECTROPHOTOMÉTRIE UV-visible Les premiers appareillages ne pouvaient être utilisés in vivo, mais la mise en place d une sphère d intégration externe a permis de surmonter ce problème. Les faisceaux incidents (longueur d onde fixe ou balayage d une plage spectrale) sont transportés du spectrophotomètre jusqu à la peau par l intermédiaire de deux fibres optiques de quartz. La sphère est revêtue, à l intérieur, d un matériau (sulfate de zinc) à haut pouvoir de réflectance, blanc et mat. Le premier faisceau incident se réfléchit sur le blanc de référence, l autre est dirigé sur la peau. La lumière réfléchie est captée par un photomultiplicateur qui transmet des impulsions au spectrophotomètre ; l appareil intègre directement les résultats qui correspondent au pourcentage d absorption de la peau. B_ the different methods 1 UV-Visible SPECTROPHOTOMETRY The first instruments could not be used in vivo, although the use of an external integration sphere was able to overcome this problem. The incident beams (set wavelength or scanning of a spectral range) are transported from the spectrophotometer to the skin by means of two optic quartz fibres. The inside of the sphere is coated with a dull, white material (zinc sulphate) with a high reflectivity. The first incident beam reflects on the reference blank, the other is directed to the skin. The reflected light is picked up by a photomultiplier that transmits the pulses to the spectrophotometer. The instrument directly integrates the results that correspond to the percentage absorption of the skin. FIGURE 7 _ Image sous lumière UV FIGURE 7 _ Images under UV light

11 2 La chromamétrie La Commission internationale de l éclairage (CIE) a proposé de représenter les trois fonctions de l œil humain par trois courbes X, Y et Z, correspondant chacune à des composantes monochromatiques fictives. Ainsi a été défini le système L*a*b* ou système de Munsell, qui repose sur le principe des couleurs opposées : L* mesure la clarté de l objet (sur un axe blanc/noir) a*, première mesure de chromacité, se situe sur un axe rouge/vert b*, second paramètre de chromacité, se situe sur un axe jaune/bleu. Toute couleur peut être représentée dans une sphère caractérisant la clarté générale, la tendance de la coloration et son niveau de saturation. L appareil utilisé est un chromamètre ; les résultats sont reproductibles, objectifs et quantitatifs. Le domaine d élection de cette technique est la quantification de l érythème, l évaluation du pouvoir pigmentogène ou dépigmentogène de préparations, la détermination des phototypes. 2 Chromametry The International Lighting Commission proposed representing the three functions of the human eye by three curves X, Y and Z, each corresponding to fictive monochromatic components. In this way Munsell s system or the L*a*b* system was defined, based on the principle of opposite colours: L* measurement of the brightness of the object (while/black axis) a*, first chromacity measurement, located on a red/green axis b*, second chromacity parameter, located on a yellow/blue axis. Any colour can be represented in a sphere characterising the general brightness, the coloration tendency and its level of saturation. A chromameter is used. The results can be reproduced and are objective and quantitative. The domain of predilection for this technique is the quantification of the erythema, the evaluation of the pigmentogenic or depigmentogenic power of preparations, the determination of phototypes. Évaluation biométrologique des cosmétiques Biometrological evaluation of cosmetics 3 La MEXAMÉTRIE Le Méxamètre mesure la quantité des deux principaux chromatophores présents dans la peau : l hémoglobine et la mélanine. Ces mesures sont fondées sur la rétrodiffusion de la lumière diffuse dans les tissus. Une lampe halogène de forte puissance éclaire la peau par l intermédiaire d une fibre optique. La sonde de mesure collecte la lumière diffusée par la peau. Cette lumière est analysée par l appareillage aux trois longueurs d onde suivantes : verte : 568 nm, rouge : 660 nm, infrarouge : 880 nm. 3 The MEXAMETER The Mexameter measures the quantity of the two main chromatophores found in the skin: haemoglobin and melanin. These measurements are based on the backscattering of the diffuse light in the tissue. A high power halogen lamp lights the skin by means of an optic fibre. The measurement sound collects the light diffused by the skin. This light is analysed by the apparatus at the following three wavelengths: green: 568nm, red: 660nm, infrared: 880nm. a. L indice érythémal L indice érythémal est fondé sur les travaux de Diffey et al. Les deux longueurs d onde (660 nm et 568 nm) ont été choisies pour leur propriété en relation avec le stratum corneum et les structures cutanées. Le rayonnement vert est absorbé de façon très importante, tandis que le rayonnement rouge est réfléchi de façon très importante par les pigments sanguins. La longueur d onde centrée sur 568 nm coïncide avec le pic d absorption spectrale de l hémoglobine. a. The erythema index The erythema index is based on the work of Diffey et al. The two wavelengths (660nm and 568nm) were chosen for their property in relation to the stratum corneum and the skin structures. The green ray is absorbed to a great extent, while the red ray is reflected to a great extent by the blood pigments. The wavelength centred on 568nm coincides with the spectral absorption peak of haemoglobin

12 III Étude de la COULEUR de la peau Study of skin COLOUR b. L indice mélanique L indice mélanique est fondé sur le même principe mais utilise deux autres longueurs d onde (660 nm et 880 nm) trouvées par Edwards et al. Ces longueurs d onde ont été choisies pour leur faible absorption par les pigments sanguins, ce qui donne un indice mélanique indépendant de la vascularisation des tissus sous-cutanés. Le filtre à 660 nm est sensible à la quantité de mélanine présente dans la peau. b. The melanin index The melanin index is based on the same principle but uses two other wavelengths found by Edwards et al. (660nm and 880nm). These wavelengths were chosen for their low absorption by blood pigments, providing a melanin index that is independent of the vascularisation of the sub-cutaneous tissue. The filter at 660nm is sensitive to the amount of melanin present in the skin La photographie numérique, standard et UVA, avec ANALYSE D IMAGES Des photographies standards, profils droit et gauche, sont effectuées et servent au repérage précis des zones dyschromiques pour l analyse d image portant sur les photos UV. Les images traitées sont les images sous lumière UV puisqu elles sont insensibles aux reflets et permettent une meilleure visibilité des zones dyschromiques. Une zone d étude est délimitée et extraite. Ensuite, un filtre médian est appliqué afin d enlever tout bruit parasite de l image par exemple, des poils, des poussières ; ce filtre permet également un léger floutage sans pertes de données, ce qui facilite la détection de contours. L image est ensuite séparée selon les canaux de couleurs RVB (rouge/vert/bleu). La partie verte est retenue car elle permet une meilleure détection et un meilleur contraste des zones pigmentées ; ensuite, le contraste de la composante verte de l image est amélioré pour que l étude puisse s affranchir des approximations de captures : seules les différences entre deux images sont prises en compte ; il n y a pas de comparaison par rapport à un repère absolu. L image obtenue est postérisée : la postérisation (ou isohélie) est la diminution du nombre de couleurs d une image ; les dégradés n existent plus et sont remplacés par des plages uniformes nettement visibles. Pour chaque image, le nombre de pixels de chaque niveau de gris est compté. Le nombre de pixels d une même couleur (ou niveau de gris) est rapporté au nombre total de pixels de l image. Ceci fournit un pourcentage de la surface totale pour chaque niveau de gris. À partir de ces moyennes, les analyses réalisées sont l étude de l asymétrie, l étude du Kurtosis et l étude du coefficient de surface. 4 Digital photography (standard and UVA) with IMAGE ANALYSIS Standard photos (right and left profiles) are taken are used to specifically locate the dyschromic zones for the image analysis on UV photos. The images processed are images under UV light since they are not sensitive to reflection and provide a better visibility of the dyschromic zones. A zone for study is determined and extracted. A median filter is then applied in order to eliminate any parasite noise from the image for example, hair, dust, etc. This filter also allows for a slight blur without a loss of data, which facilitates the detection of outlines. The image is then separated according to the RGB (red/green/blue) colour channels. The green part is selected since it provides a better detection and better contrast of the pigmented zones. The contrast of the green component of the image is then improved to free the study from the approximations of capture. Only the differences between images is taken into account. There is no comparison with respect to an absolute reference. The image obtained is posterised. The posterisation (or isohely) is the reduction in the number of colours in an image. The shades no longer exist and are replaced by sharply visible uniform areas. For each image, the number of pixels of each level of grey is counted. The number of pixels of the same colour (or level of grey) is compared with the total number of pixels in the image. This provides a percentage of the total area for each level of grey. Based on these means, the following analyses are carried out: study of the asymmetry, study of the kurtosis and study of the surface coefficient.

13 IV Étude du Derme et de ses propriétés Study of the Derma and its properties + A_ étude des propriétés biomécaniques ou visco-élastiques 1 Données PHYSIOLOGIQUES, données PHYSIQUES La structure cutanée qui confère à la peau ses propriétés visco-élastiques est le derme, grâce surtout au collagène et à l élastine. Quand une force est appliquée au niveau du derme : dans un premier temps, les fibres se réorientent parallèlement à cette force dans un second temps, elles subissent une élongation. Le module d élasticité ou module de Young est l un des principaux facteurs de caractérisation des propriétés élastiques d un matériau. En ce qui concerne la peau, le module de Young dépend de nombreux facteurs : l état de tension l état d hydratation la topographie la durée d application de la force de tension. Ces facteurs doivent être contrôlés pour obtenir des résultats reproductibles. 2 Les différentes TECHNIQUES de mesure Il existe des mesures par aspiration, des mesures par compression (indentométrie), des techniques de torsion (twistométrie), ainsi qu une méthode balistométrique. a. Technique par aspiration Exemple : le cutomètre SEM 474 (Courage- Khazaka). La force appliquée est perpendiculaire à la surface A_ study of the biomechanical or visco-elastic properties 1 PHYSIOLOGICAL data, PHYSICAL data The derma gives the skin its visco-elastic properties. This is mainly due to the collagen and elastin. When a force is applied on the derma: initially, the fibres are reoriented parallel to this force they then undergo an elongation. Young s modulus or the modulus of elasticity is one of the main factors to characterise the elastic properties of a material. As regards the skin, Young s modulus depends on a great many factors: the state of tension the state of hydration the topography the length of application of the force of tension. These factors have to be controlled in order to obtain reproducible results. 2 The different MEASUREMENT techniques There are measurements by suction, measur - ements by compression (indentometry), twist techniques (twistometry), as well as a balist - ometric method. a. Suction technique Example: the SEM 474 cutometer (Courage- Khazaka). The force applied is perpendicular to the surface + 067

14 IV Étude du DERME et de ses propriétés Study of the DERMA and its properties de la peau. La peau est aspirée au niveau de l ouverture de la sonde (2, 4, 6 ou 8 mm de diamètre) avec une pression constante pendant un temps donné. Dès la fin de l aspiration, la peau revient en place. On mesure à la fois la façon dont la peau résiste à l aspiration et la manière dont elle revient en place. b. Technique par pression Exemple : l indentomètre. La force appliquée est perpendiculaire à la surface de la peau. Un piston calibré posé sur la peau s enfonce en fonction de son poids, puis revient en place. La résistance de la peau à la pression et son retour à la normale sont mesurés. c. Technique par torsion Exemple : le twistomètre. On applique une force tangentielle à la surface de la peau, ce qui minimise les effets dus aux structures sous-jacentes (hypoderme et muscles). Une pastille adhésive est solidaire d un piston rotatif entouré d une bague de garde. Elle est appliquée sur la peau et un moteur adapté fait tourner le piston adhésif, donc la peau. On mesure la courbe de torsion de la peau en fonction du temps et sa capacité de retour à la normale. of the skin. The skin is drawn up at the opening of the sound (2, 4, 6 or 8mm in diameter) with a constant pressure during a given time. The skin returns to its position once the suction is over. Both the way the skin resists the suction and the way that it returns to its position are measured. b. Pressure technique Example: the indentometer. The force applied is perpendicular to the surface of the skin. A calibrated plunger placed on the skin penetrates according to its weight and then returns to its position. The resistance of the skin to the pressure and its return to normal are measured. c. Twist technique Example: the twistometer. A tangential force is applied at the surface of the skin, which minimises the effects due to the underlying structures (hypoderma and muscles). An adhesive patch is integral with a rotary plunger surrounded by a safety ring. It is applied on the skin and an adapted motor makes the adhesive plunger turn and therefore the skin. The twist curve of the skin is measured as a function of time and its ability to return to normal. B_ étude de la vascularisation dermique La microcirculation dermique est modifiée lors du vieillissement cutané, avec des capillaires moins nombreux et plus rigides, parfois des microhémor - ragies. Au niveau esthétique, la peau est terne et manque d éclat. La mesure du flux sanguin cutané peut être effectuée par différentes méthodes : la capillaroscopie statique et dynamique ; la vélocimétrie laser doppler ; la pléthysmographie ; la thermométrie cutanée. B_ study of skin vascularisation The skin microcirculation is modified with the ageing of the skin. The capillaries are less numerous and more rigid and there are sometimes microhaemorrhages. Aesthetically, the skin is dull and lacks brightness. The blood flow can be measured using different methods: static and dynamic capillaroscopy laser doppler velocimetry plethysmography skin thermometry

15 1 La CAPILLAROSCOPIE L étude de la microcirculation dermique, d abord effectuée par capillaroscopie périunguéale puis par transillumination, est maintenant remplacée par une méthode morphométrique in vivo associant l utilisation d un vidéomicroscope et d une méthode d analyse d image spécifique ; cette méthode permet de caractériser le nombre, le diamètre et la répartition topographique des capillaires sur n importe quel site cutané. 2 La vélocimétrie laser DOPPLER L appareil utilisé est un laser hélium/néon, de puissance 2 mw, de longueur d onde 632,8 nm. La transmission des ondes lumineuses se fait par le biais de fibres optiques, à la fréquence de 4 ou 12 khz. La lumière incidente pénètre dans la peau entre 1 et 1,5 mm de profondeur. Une fraction de la lumière est réfléchie par les structures cutanées immobiles et retourne à l appareil sans modification de fréquence. Une fraction de la lumière est réfléchie par les structures cutanées mobiles et retourne à l appareil avec modification de fréquence proportionnelle au nombre d éléments mobiles et à leur vitesse, c est-à-dire au flux. 1 CAPILLAROSCOPY The study of the skin microcirculation, first carried out by periungueal capillaroscopy and then by transillumination, is now replaced by an in vivo morphometric method associating the use of a videomicroscope and a specific method of image analysis. This method is used to characterise the number, diameter and topographic distribution of the capillaries on any skin site. 2 Laser DOPPLER velocimetry Apparatus: a laser helium/neon instrument is used, with 2mW power and 632.8nm wavelength. Light waves are transmitted by means of optic fibres at a frequency of 4 or 12kHz. The incident light penetrates the skin between 1 and 1.5mm in depth. A fraction of the light is reflected by the immobile skin structures and returns to the instrument without any change in frequency. A fraction of the light is reflected by the mobile skin structures and returns to the instrument with a modification in frequency proportional to the number of mobile elements and their speed, that is, the flux. Evaluación Évaluation biométrologique biometrológica de des los cosmétiques cosméticos Biometrological evaluation of cosmetics C_ l étude morphologique par échographie L échographie cutanée, qui utilise des sondes de fréquence 20 MHz, permet de visualiser et de mesurer une zone anéchogène sous épidermique appelée SENEB (Sub-Epidermal Non-Echogenic Band). Cette région correspondrait à une structure particulière du derme, et son épaisseur s accroît avec l âge. Elle est particulièrement marquée sur les zones cutanées surexposées aux radiations solaires. C_ morphological study by ultrasound The skin ultrasound, with 20 MHz sounds, is used to visualise and measure an SENEB (Sub- Epidermal Non-Echogenic Band). This region corresponds to a specific structure of the derma and its thickness increases with age. It is especially marked by the skin zones that are overexposed to the sun

16 V Quantification du Subjectif ou auto-estimation Subjective quantification or self-estimate + La quantification du subjectif de la façon la plus objective possible peut se faire par l utilisation d un appareil de métrologie sensorielle tel que le PS24 (PSYCHO-LOG 24 ), les réponses étant données par échelles analogiques visuelles (EAV). The most objective possible subjective quantification is possible through the use of a sensory metrology instrument such as the PS24 (PSYCHO-LOG 24 ). The responses are provided by visual analogue scales (VAS). Le PS24 (figure 6) est un appareil ambulatoire capable de faire effectuer à un sujet des tests psychométriques et d enregistrer plusieurs séries de résultats, ou les résultats de plusieurs sujets. Une liaison temporaire avec un micro-ordinateur permet d effectuer la programmation des tests, puis la lecture et l exploitation des données. Le PS24 trouve des applications dans des domaines divers tels que les explorations fonctionnelles chez l enfant et chez l adulte placé dans des conditions environnementales particulières, l évaluation objective de l effet de certains médicaments, l évaluation et l impact de la douleur ou de la qualité de vie. The PS24 (figure 8) is a portable instrument able to carry out psychometric tests on a subject and register several series of results, or the results of several subjects. A temporary link with a microcomputer can be used to program the tests, and then read and use the data. The PS24 has applications in different domains such as the functional exploration in the child and the adult placed in specific environmental conditions, the evaluation of certain drugs, the evaluation and impact of pain or the quality of life. The use of the PS24 in cosmetology, for sensory evaluation, makes it possible to obtain regular FIGURE 8 _ Le PS FIGURE 8 _ The PS24

17 L utilisation du PS24 en cosmétologie, dans le cadre des évaluations sensorielles, offre la possibilité d obtenir des mesures régulières et/ou répétées de l impact des produits testés, presque «en direct», si nécessaire, au moment de l utilisation. La validation de ce dispositif pour l analyse sensorielle en cosmétologie a été effectuée au cours d une étude spécifique, avec administration aux mêmes sujets de questionnaires classiques et de questionnaires par PS24. Les corrélations de rang de Spearman effectuées entre les auto-estimations fournies par les sujets pour les questionnaires papier et PS24 montrent que la corrélation est toujours significative, avec une probabilité de 95 à 99 %. Le système de cotation des sujets est donc le même pour les deux supports. Ensuite, une analyse de variance multifactorielle isolant les facteurs «support de questionnaire», «phase d administration» et «produit administré» a montré que le facteur «support» n était pas significatif. En outre, il a été retrouvé, à partir des questionnaires PS24, les corrélations pertinentes entre facteurs liés classiquement observées lors des analyses sensorielles en cosmétologie. and/or repeated measurements of the impact of products tested, almost «live», if necessary, at the time of use. This device has been validated for sensory analysis in cosmetology in a specific study, with the administration of classic questionnaires and questionnaires by PS24 to the same subjects. Spearman s rank correlations between the selfestimates provided by the subjects for the paper questionnaires and PS24 demonstrate that the correlation is always significant, with a probability of 95 to 99%. The same system of rating is used for both questionnaires. Then, a multifactorial variance analysis isolating the factors «type of questionnaire», «phase of administration» and «product administered» demonstrated that the factor «type of questionnaire» was not significant. In addition, based on PS24 questionnaires, pertinent correlations were found between related factors classically observed during sensory analysis in cosmetology. Evaluación Évaluation biométrologique biometrológica de des los cosmétiques cosméticos Biometrological evaluation of cosmetics CONCLUSION _ CONCLUSION Différents moyens de mesure existent pour mesurer l impact du vieillissement cutané et les effets de leur prise en charge cosmétique et/ou esthétique. Il convient cependant d insister sur le fait que ces moyens, pour donner une vision globale intégrant les différents paramètres du vieillissement, doivent toujours être utilisés dans le cadre de protocoles d études complets intégrant, avec la biométrologie, la clinique et l évaluation psychosensorielle. There are different methods to measure the impact of skin ageing and the effect of cosmetic and/or aesthetic care. However, it is necessary to emphasise that the these methods, in order to provide a global vision integrating the different parameters of ageing, should always be used in full study protocols, integrating the clinics and psychosensorial evaluation with biometrology

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