Le pH dans les cosmétiques

6 septembre 2022

Le pH dans les cosmétiques : signification, importance, comment le mesurer et le contrôler

Pour comprendre l'importance du pH d'un produit cosmétique, il faut savoir ce qu'il représente au niveau chimique et quel rôle il joue dans notre peau. Une fois que l'on connaît l'importance de ce paramètre, il faut savoir comment le mesurer et l'ajuster.

Qu'est-ce que le pH ?

Le pH est l'abréviation de potentiel d'ions hydrogène. En 1909, il a été défini par Søren Sørense comme le résultat du logarithme négatif en base 10 de l'activité des ions hydrogène. Par approximation, on peut parler de l'activité des protons comme de leur concentration molaire, [H^+]. Plus tard, cette formule a été redéfinie avec la concentration molaire des ions hydronium, [H_(3 ) O^+]. La formule du pH est représentée comme suit :

pH = -log^[H+ ] = -log[H3_O+ ^] = -log[H3_O+ ]

En d'autres termes, le pH est le degré d'acidité ou de basicité d'une solution aqueuse. Il est mesuré sur une échelle de 0 à 14, où 0 est le pH le plus acide, 7 le pH neutre et 14 le pH le plus basique. Pour les substances très acides, le pH peut être inférieur à 0 et, dans le cas de bases très fortes, il peut dépasser 14, mais cela n'est pas très courant.

Les substances dont le pH est inférieur à 7 sont dites acides, et celles dont le pH est supérieur à 7 sont dites basiques (ou alcalines), comme le montre l'illustration. Par exemple, le bicarbonate de sodium a un pH élevé en solution aqueuse, il se comporte comme une base. Le vinaigre, quant à lui, a un pH faible en solution aqueuse, il se comporte comme un acide. Il existe également des substances neutres, avec un pH intermédiaire, comme c'est le cas de l'eau pure.

Échelle de pH de 0 à 14, avec des exemples de substances. Note. Adapté de General Chemistry (p. 705), par Petrucci, R.H. ; Harwood, W.S. ; Herring, F.G. 2011. Pearson. Madrid, 2011.

Pourquoi ne parle-t-on pas de pH dans les corps gras ?

L'explication est simple : la clé réside dans la capacité amphiprotique de l'eau et dans sa polarité. La capacité amphiprotique est définie comme la capacité d'accepter ou de donner des protons. En d'autres termes, une molécule d'eau peut agir à la fois comme une base et comme un acide, en effectuant des réactions acido-basiques, l'hydrolyse ou la dissociation d'autres molécules. Les substances grasses, en revanche, sont généralement non polaires et n'ont pas cette capacité amphiprotique, de sorte qu'elles ne sont pas impliquées dans de telles réactions. Il est donc absurde de mesurer le pH d'une solution d'huiles, puisque ce sont les molécules d'eau qui provoquent les changements de pH.

S'il n'y a pas d'eau, il n'y a pas de pH.

Si mon produit cosmétique est un solide, comment puis-je mesurer son pH ? S'il contient des composés hydrosolubles dans sa composition, il est logique de mesurer le pH. Pour ce faire, il faut dissoudre le solide dans l'eau et mesurer le pH de la solution.

Quelle est l'importance du pH dans notre corps ?

La peau est le principal organe de protection de notre corps. Elle nous défend contre les facteurs externes : agressions solaires, climat, pollution et infections. L'épiderme est la couche la plus superficielle et pour nous protéger de ces agressions, il possède le film hydrolipidique. Ce film, également appelé film hydrolipidique ou émulsion épicutanée, est composé d'une partie aqueuse, appelée manteau acide protecteur (pH= 4-7), et d'une partie lipidique. 

Pour que la peau puisse faire son travail correctement, elle doit être en bon état, d'où l'importance du pH et de sa pertinence en cosmétique. Tous les produits que nous appliquons sur notre corps doivent avoir un pH optimal. 

Comme nous le verrons plus loin, en fonction de la zone à appliquer, il faut tenir compte du pH optimal du soin.

Il faut savoir que le pH peut varier en fonction du type de peau (normale, sèche, mixte et grasse), de l'état de la peau (sensibilité, sécheresse, rougeurs, imperfections), du vieillissement de la peau, de l'origine ethnique et du sexe ou de facteurs exogènes (alimentation, stress, médicaments).     

La stabilité et l'efficacité de certains ingrédients de nos compositions ainsi que leur sécurité sont également évaluées.

Les changements soudains de pH peuvent perturber l'équilibre de la peau et entraîner des réactions indésirables. Lorsque le pH du manteau acide est modifié, la fonction de barrière est altérée car sa composition change, tout comme le microbiome. La peau est affaiblie, ses propriétés sont modifiées négativement et elle ne remplit plus ses fonctions correctement.

En fonction de l'écart de pH, il y a deux possibilités :

• Si le pH augmente, le manteau acide devient plus basique et certaines enzymes cutanées, en raison de leur structure moléculaire, perdent leur activité. La peau subit une perte d'eau transépidermique plus importante et se dessèche. En conséquence, la peau n'est pas en mesure de synthétiser les lipides nécessaires, ce qui affecte directement la stabilité de la fonction de barrière, qui est réduite, de sorte que l'irritation, la sensibilisation et même les réactions allergiques sont plus susceptibles de se produire.

• Si le pH baisse, il acidifie le film hydrolipidique et peut entraîner une inflammation et des rougeurs de la peau.

Comment mesurer le pH de notre produit cosmétique ?

Comme nous l'avons déjà mentionné, le pH est déterminé par la quantité d'ions H+ et H3O+ que nous avons en solution. Nous disposons de deux méthodes de mesure qui diffèrent par la précision qu'elles nous apportent :

• Indicateurs acido-basiques: ce type de mesure est utilisé pour déterminer le pH lorsque nous n'avons pas besoin d'un chiffre précis. Il s'agit par exemple des bandelettes indicatrices de phénolphtaléine, des bandelettes de tournesol et de certaines autres espèces indicatrices. En fonction de leur pH, ces espèces changent de couleur lorsqu'elles réagissent avec les ions du milieu. Cette couleur est comparée à une échelle de couleurs qui attribue le pH. Cette méthode est très imprécise et peu reproductible, mais elle est en revanche très bon marché et pratique. 

• Mesures électriques: ces mesures sont basées sur la différence de potentiel entre une électrode et la solution mesurée, qui est calculée pour obtenir la valeur du pH. Ces mesures sont effectuées à l'aide d'un appareil appelé pH-mètre, qui donne une mesure exacte. Cette méthode permet d'obtenir une mesure très précise et reproductible et, contrairement aux bandelettes indicatrices, le résultat ne peut pas être modifié par le facteur humain. Elle est également beaucoup plus durable, car elle ne génère pas de déchets à chaque mesure.

Chaque partie du corps nécessite des formules de pH différentes : 

• L'aisselle : entre 4 et 6,5.
• Région génitale féminine : en âge de procréer 4-5, en âge de ne pas procréer 6,5-7.
• La piel sana, facial o corporal, < o = 5,5 (para pieles de recién nacidos es más básica, entre 6 y 7).
• Contour des yeux : entre 6,5 et 7,5 (un peu plus basique)
• Cuir chevelu : entre 4 et 5,5. 

Une fois le pH déterminé, il se peut qu'il ne corresponde pas au pH optimal pour le produit, alors...

Comment ajuster le pH d'un produit cosmétique ?

Les substances qui modifient le pH sont soit des acides, soit des bases. Selon la théorie de Brønsted-Lowry, un acide est défini comme un donneur de protons et une base comme un accepteur de protons. En d'autres termes, un acide, tel que l'acide citrique, se dissocie partiellement dans l'eau, apportant des protons au milieu et abaissant ainsi le pH de la solution. D'autre part, une base, telle que l'arginine, lorsqu'elle est partiellement dissociée, accepte des protons libres du milieu, ce qui diminue sa concentration et augmente le pH de la solution. 

Connaissant maintenant la théorie des acides et des bases et comprenant le fonctionnement du pH et son importance, nous pouvons réfléchir à l'ajustement du pH d'un produit cosmétique. 

Avant d'ajuster le pH, nous devons déterminer le pH de notre produit correctement et toujours sous agitation, en veillant à l'homogénéité. Cette étape est importante car nous devons connaître le pH initial pour pouvoir l'ajuster avec une base ou un acide approprié, si nécessaire.

Avec la valeur du pH de notre produit cosmétique et connaissant le pH dont nous avons besoin, nous avons deux possibilités :

• Le pH obtenu est plus élevé que souhaité: la solution a un caractère plus basique que prévu, nous devrons donc ajouter un acide pour nous aider à abaisser la valeur. Nous utilisons généralement des solutions d'acides faibles tels que l'acide citrique et l'acide lactique. 

• Le pH obtenu est plus bas que souhaité : le pH obtenu est plus acide que souhaité et pour augmenter ce pH et le rendre plus basique, il faut ajouter une solution alcaline. Les plus utilisées sont l'hydroxyde de sodium et l'arginine. La triéthanolamine ou d'autres amines susceptibles de réagir en produisant des nitrosamines sont à éviter.

Chaque formulateur choisit l'acide ou la base pour ajuster le pH en fonction de différents paramètres, en privilégiant les substances déjà présentes dans la formulation.

Pour ajuster le pH, il est important d'établir un protocole de mesure afin qu'il soit toujours le même et que les mesures puissent être comparées.

Il est conseillé d'effectuer les mesures avec le pH-mètre en série. Pendant la mesure sous agitation, ajouter l'acide ou la base lentement et goutte à goutte, en attendant que la valeur se stabilise.

L'obtention du pH optimal pour chaque formulation garantit un produit stable, sûr et efficace.

En savoir plus sur Verónica Díez Ojeda, technicienne en formulation R&D chez MuttuLab, auteur de cet article.

Découvrez comment nous travaillons à MuttuLab.