Comprendre les rayonnements solaires

D’où viennent-ils

Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique avec une longueur d’onde plus courte que celle de la lumière visible ; il ne peut donc pas être observé à l’œil nu. Ce rayonnement est émis par le Soleil et représente près de 5% de l’énergie électromagnétique solaire. Les UV peuvent être classés dans trois catégories en fonction de leur longueur d’onde (UVA, UVB et UVC). En raison de la présence de la couche d’ozone et de l’atmosphère, 95% des UV atteignant la surface de la Terre sont des UVA.

Les UV traversent l’atmosphère par tous les temps, même nuageux. Ils sont indépendants de la sensation de chaleur au soleil qui est provoquée par les infrarouges. Lorsqu’on gagne en altitude, la quantité d’UVB augmente (environ 4% par 300m de dénivelé). Notons que les UV sont réfléchis par l’eau, le sable, et surtout la neige. La présence d’un trou dans la couche d’ozone majore la quantité d’UV qui atteint la surface de la Terre.

Quel est leur impact sur la santé

En faible quantité, les UV sont très utiles. Ils permettent notamment la synthèse de la vitamine D, une vitamine essentielle pour la minéralisation osseuse du squelette et des articulations, ainsi que pour la tonicité musculaire. Elle permet aussi d’éviter le rachitisme.

Les UV sont également responsables du bronzage. En effet, sous l’action des rayonnements, des cellules de l’épiderme (les kératinocytes) vont se multiplier pour permettre une résistance accrue de la barrière cutanée. En même temps, d’autres cellules de la peau, les mélanocytes, vont être stimulées pour créer de la mélanine, une substance colorée ayant la propriété d’absorber les UVB et donc de protéger la peau.

Mais à haute dose, et plus particulièrement chez certaines personnes à la peau plus claire, les UV sont nocifs. Les UVA sont capables de pénétrer dans les couches profondes de la peau. Ils sont responsables du vieillissement prématuré et de l’apparition de rides, mais également de la production de radicaux libres au sein des cellules. Les UVA sont également dangereux pour les yeux des enfants, chez qui le cristallin ne joue pas encore le rôle de filtre.

Les UVB sont davantage absorbés par la couche superficielle de l’épiderme. Ils sont capables de produire de grandes quantités de radicaux libres oxygénés et sont responsables des coups de soleil et de l’inflammation de la peau. Ils sont également beaucoup plus cancérigènes que les UVA (les UVB sont mis en cause dans 65% des cancers de la peau contre 35% pour les UVA). Ils sont également plus nocifs pour les yeux.

En France, près de 80 000 cancers de la peau sont diagnostiqués chaque année. Parmi eux, on retrouve un peu plus de 10% de mélanomes, qui sont les cancers les plus graves et dont l’incidence a plus que triplé entre 1980 et 2005. Près de 70% de ces mélanomes seraient dus à l’exposition solaire.

Les UVC quant à eux sont nocifs mais filtrés en totalité par la couche d’ozone, ils n’atteignent pas la surface de la Terre.

Il est donc fondamental de se protéger des UV, et pour cela les crèmes solaires sont très utiles. Mais comment exactement fonctionnent-elles ?

Comment fonctionnent les écrans solaires ?

Les types de filtres solaires

Les crèmes solaires résultent d’une émulsion d’huile dans l’eau auxquels s’ajoutent des filtres UV. Ce sont eux qui nous protègent contre les rayons UV. Il en existe deux types :

– Les filtres organiques (ou chimiques) qui sont constitués de molécules organiques qui réagissent avec les UV et absorbent les rayonnements à la place de la peau. Les laboratoires sont obligés de choisir les filtres dans une liste de produits autorisés par les autorités de santé. Il faut noter que les filtres organiques ne sont efficaces que 20 à 30 minutes après application.

– Les filtres minéraux qui réfléchissent les UV comme des miroirs microscopiques. Ils sont constitués de micropigments : dioxyde de titane ou oxyde de zinc. Ces filtres sont efficaces dès l’application.

Les crèmes peuvent contenir soit des filtres organiques, soit des filtres minéraux ; certains écrans solaires contiennent les deux types de filtres.

Les indices de protection

Il existe actuellement 4 catégories de protection et 8 indices, appelés FPS (facteur de protection solaire). Les indices 6 et 10 correspondent à une «protection faible» ; ceux de 15, 20 et 25 à une «protection moyenne» ; la «haute protection» correspond aux indices 30 et 50 tandis qu’à 50+, il s’agit de «très haute protection». L’expression «écran total» a disparu car les filtres ne sont pas capables d’absorber 100% du rayonnement solaire.

Mais à quoi exactement correspondent ces chiffres ? Il s’agit en fait de la transmission des UV à la peau, selon la formule 1/indice. C’est-à-dire qu’un facteur de protection 25 ne laissera passer que 1/25 soit 4% des UV.

Hormis pour les enfants, chez qui des protections spécifiques sont nécessaires, le choix de l’indice dépend du type de peau. Les indices les plus élevés conviennent aux carnations claires, alors que les peaux mates pourront utiliser des indices plus faibles. Cependant, lors de situations particulières comme de la neige, des protections importantes sont nécessaires chez tout le monde.

Les crèmes solaires présentent-elles des risques pour la santé?

Les crèmes solaires sont indispensables pour se protéger des rayons UV. D’ailleurs, une étude a même montré qu’appliquées quotidiennement, elles pouvaient ralentir le vieillissement de la peau [1]. Mais leur composition n’est pas toujours sans danger pour la santé. Le point sur les différents composants des protections solaires.

Les filtres solaires

Des filtres chimiques nocifs pour nos hormones

Notre peau n’est pas une barrière infranchissable. Une fois la crème solaire appliquée, les filtres pénètrent dans notre organisme et se retrouvent dans notre sang. Certains d’entre eux ont même été détectés dans le lait maternel ! Ce sont les conclusions d’une étude suisse menée sur 52 femmes de la maternité de Bâle [2]. Les participantes ont été interrogées sur l’utilisation des produits cosmétiques grâce à un questionnaire. Les échantillons de lait ont ensuite été analysés pour détecter une large gamme de produits chimiques, dont les filtres UV. Les chercheurs ont alors retrouvé des traces de filtres UV dans 85 % des laits maternels prélevés ! Ils ont également constaté qu’il y avait un lien entre l’application de crèmes solaires pendant la grossesse et la présence de deux composés chimiques : le 4-Méthylbenzylidène camphre (4-MBC) et l’octocrylène (OC).

Une fois introduit dans l’organisme, ces filtres chimiques peuvent porter atteinte à la santé humaine, mais également à la santé animale. Une étude s’est notamment penchée sur les effets perturbateurs endocriniens  potentiels des filtres solaires [3]. Parmi les 9 filtres étudiés, 8 ont montré des propriétés œstrogéniques in vitro, c’est-à-dire qu’ils miment l’effet des œstrogènes ; 2 ont montré des propriétés antiandrogéniques, c’est-à-dire qu’ils sont susceptibles d’être féminisants. Enfin, 6 ont entraîné une augmentation du poids de l’utérus de rats femelles. L’étude a également montré que l’exposition des animaux à certains filtres avant et après la naissance affectait le développement hormonal et modifiait l’expression des gènes régulés par les hormones femelles. Des malformations congénitales, des retards pubertaires chez les mâles et des modifications des organes reproducteurs ont ainsi été observés. Selon l’étude, l’exposition à ces filtres UV pendant la grossesse pourrait faire courir le même risque aux fœtus.

Les filtres minéraux à nanoparticules

Face à la dangerosité de ces filtres chimiques, il est souvent recommandé d’utiliser des crèmes solaires ne contenant que des filtres minéraux. Ils sont souvent constitués de dioxyde de titane et d’oxyde de zinc. L’inconvénient, c’est que ces crèmes solaires sont difficiles à étaler et laissent des traces blanches sur la peau. Pour pallier à ce problème, certaines marques ont eu recours au dioxyde de titane ou à l’oxyde de zinc sous forme de nanoparticules. La petite taille de ces matériaux permet en effet aux crèmes solaires d’avoir une meilleure fluidité et une bonne tenue.

Mais les nanoparticules peuvent elles aussi présenter des risques pour la santé. En 2006, une étude a montré que leur passage à travers les cellules de l’organisme puis vers la circulation sanguine et les organes internes est facilité par leur petite taille [4]. Egalement, il a été suggéré que le dioxyde de titane pouvait induire des dommages au niveau de l’ADN, favorisant ainsi le développement de cancers [5]. Enfin, l’utilisation de nanoparticules dans des formules en spray ou en poudre expose à l’inhalation de nanoparticules, qui peuvent pénétrer très profondément dans le système respiratoire et passer dans le sang via les alvéoles pulmonaires. En-dehors de cette situation particulière, il n’a pour l’instant pas été possible de parvenir à une conclusion définitive sur la dangerosité des nanoparticules. L’Agence nationale de sécurité du médicament (ANSM) recommande tout de même de ne pas utiliser de cosmétiques – en particulier les crèmes solaires – contenant des nanoparticules de dioxyde de titane sur une peau lésée ou sur les coups de soleil du fait des risques potentiels pour la santé humaine.

Pour en savoir plus sur les nanoparticules, consultez notre synthèse « Les nanoparticules ».

Les autres substances nocives des crèmes solaires

Les filtres ne sont pas les seuls composants à guetter dans la liste des ingrédients des lotions solaires. En 2012, l’association américaine de protection des consommateurs (EWG) a étudié la composition d’environ 1 800 lotions solaires et le bilan est plutôt inquiétant : seulement un produit sur quatre serait sans danger et efficace. Parmi les produits toxiques, ils ont retrouvé du BHA (Buthylhydroxyanisol) suspecté d’être cancérigènes, des éthers de glycol, des parabènes, et les filtres UV oxybenzone et 4-MBC, tous considérés comme des perturbateurs endocriniens.

Les conservateurs

Parmi les conservateurs, les parabènes sont les plus utilisés dans les crèmes solaires ; ils sont utilisés pour leurs propriétés antibactériennes et antifongiques.

La législation européenne autorise l’utilisation de certains parabènes dans les cosmétiques et un ou plusieurs parabènes peuvent être présents dans un produit donné. La concentration totale maximale autorisée dans ces produits de consommation est de 8g de parabènes par kg du produit cosmétique, aucun parabène ne devant avoir une concentration supérieure à 4 g/kg. A noter que les parabens les plus dangereux ont été interdits en 2014 (isobutyl, isopropyl, benzyl, phenyl et pentylparaben), et que le propyl et le butylparaben sont interdits dans les produits non rincés à destination des moins de 3 ans (lingettes, crèmes).

Les parabènes pénètrent facilement dans la peau et semblent agir comme des perturbateurs endocriniens. Chez l’être humain, la présence de parabènes peut être détectée dans l’urine et dans la glande mammaire [6]. Des études récentes ont suggéré que les parabènes sont capables de se lier avec les récepteurs aux œstrogènes [7], ce qui pourrait entraîner une diminution de la fertilité chez l’homme et favoriser l’apparition de tumeurs dépendantes aux œstrogènes. Egalement, il a été montré que le méthylparabène accélérait le vieillissement cutané et provoquaient des dommages à l’ADN lors d’une exposition au soleil [8].

Attention !!! Dans le cas des parabènes, la médiatisation de ces composés a conduit à les remplacer par d’autres conservateurs tels que le méthylthiazolinone, qui est à fort risque allergisant et irritant.

Le phénoxyéthanol

Le phénoxyéthanol est un autre conservateur possédant également des propriétés antimicrobiennes. Il est utilisé dans quasiment tous les produits cosmétiques, dans une limite de 1%.

En 2013, l’Agence Nationale de la Sécurité du Médicament a publié un rapport où le phénoxyéthanol a été reconnu comme allergisant, provoquant de l’urticaire et de l’eczéma chez certaines personnes. Il serait également susceptible d’augmenter les risques d’infertilité, et pourrait être toxique pour le fœtus. A titre de précaution, l’ANSM recommande de ne pas utiliser cette substance chez les enfants de moins de 3 ans dans des cosmétiques non rincés [9].

Les siloxanes

Les siloxanes sont des composés dérivés du silicium et sont retrouvés dans de nombreux cosmétiques ; ils sont apparentés aux silicones et sont utilisés en tant qu’agents émollients, c’est-à-dire pour adoucir la peau ; ils laissent en effet une fine pellicule sur la peau donnant une sensation d’hydratation et de douceur.

Il a été montré que certains composés de cette famille, le cyclotétrasiloxane et le cyclopentasiloxane, sont toxiques, persistants et possèdent un potentiel de bioaccumulation dans les milieux aquatiques [10]. Le cyclotétrasiloxane est également classé comme perturbateur endocrinien par l’Union Européenne ; il est potentiellement toxique pour la reproduction.

L’alcool

L’alcool est souvent utilisé dans les formules cosmétiques. Mais dans les produits solaires, il peut augmenter la pénétration des rayonnements ultraviolets dans la peau. Il a en outre un effet déshydratant.

Les impacts sur l’environnement

Les effets des crèmes solaires ne concernent pas uniquement notre organisme. Depuis quelques années, les filtres chimiques employés dans les crèmes solaires sont accusées d’entraîner une importante pollution de l’eau. Les filtres peuvent en effet se retrouver dans l’eau par voie directe lors de baignades, ou via les stations d’épuration des eaux usées lorsque les filtres sont évacués lors de douches, bains ou lessives.

Une étude menée en Norvège a montré que l’application de crème solaire par les estivants est bien à l’origine de la présence de plusieurs filtres solaires dans les eaux du fjord d’Oslo [11].  Plus proche de nous, en Suisse, des chercheurs du Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (EMPA) ont détecté des filtres solaires dans les tissus adipeux de truites de rivière de sept cours d’eau suisses en des concentrations dix fois supérieures à celles trouvées dans les palées et les gardons des lacs. Ces poissons avaient tous été pêchés à quelques centaines de mètres seulement des effluents de stations d’épuration [12].

Les effets des crèmes solaires sur les coraux

Parmi les effets des filtres solaires sur l’environnement, il a été montré un effet critique sur les coraux. C’est en 2008 que la première étude [13]. Cette étude, menée dans plusieurs régions tropicales, a montré que des concentrations extrêmement faibles de filtres solaires entraînaient des infections virales chez les Zooxanthelles, des microalgues situées dans les coraux et fonctionnant en symbiose avec ceux-ci. Ces infections étaient responsables du blanchiment des coraux et de leur mort en 48 heures. En 2015, une étude menée à Hawaii et aux Iles Vierges a mis en cause un filtre solaire, l’oxybenzone, qui peut entraîner d’importantes déformations des larves de coraux et provoquer la mort de l’organisme [14].

D’après les estimations, 4 000 à 6 000 tonnes d’écran total seraient libérées chaque année dans les zones de récifs tropicaux par les 78 millions de touristes qui s’y rendent. Ainsi, 10% des récifs coraux mondiaux seraient menacés par les crèmes solaires ! Les conséquences sont lourdes car les coraux représentent un habitat pour de multiples espèces marines, mais sont aussi une ressource alimentaire précieuse pour les populations avoisinantes ; enfin, ils protègent les littoraux en formant une barrière très efficace contre les éléments du large.

Les conséquences sur les animaux marins

Les coraux ne sont pas les seules espèces menacées par les composants des produits solaires. Une étude a également suggéré des effets notables sur certaines espèces planctoniques.  Une étude a en effet montré que certains filtres solaires libérés dans l’eau favorisent l’apparition de peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée, H2O2), un puissant oxydant pouvant affecter la croissance et le développement du plancton [15].  Il a également été montré que les filtres solaires organiques s’accumulaient dans les organismes marins filtreurs tels que les moules [16].

Attention, les filtres minéraux, s’ils sont moins toxiques que les filtres chimiques, ont néanmoins aussi des conséquences environnementales.

En définitive, quelle protection solaire choisir

Malgré tout, les crèmes solaires sont tout de même des armes indispensables contre les cancers de la peau. Il n’est donc pas question de s’en passer. Alors, des crèmes solaires, oui ! Mais pas n’importe lesquelles… Evitez au maximum celles qui contiennent des filtres chimiques. Tout d’abord parce que, comme nous l’avons vu, elles impactent sur notre santé et sur l’environnement mais aussi parce qu’ils ne deviennent actifs que 20 ou 30 minutes après leur application.

Pour vous aider, voici une liste non exhaustive des filtres chimiques pouvant être dangereux pour la santé et l’environnement :

• Benzophénone-3 (ou oxybenzone),
• Benzophénone-1,
• Benzophénone-2,
• 4,4´-dihydroxybenzophénone
• 4-méthylbenzylidène camphre (4-MBC)
• 3-benzylidène camphre (3-BC)
• Méthoxycinnamate d’éthylhexyle
• Octyl-méthoxycinnamate (OMC)
• Octocrylène (OC)
• Acide para-aminobenzoïque (PABA)
• Padimate O
• Octyl salicylate

Les crèmes solaires biologiques sont élaborées à partir de filtres minéraux, de vitamine E, de glycérine, d’huiles essentielles et d’huiles végétales, et ne contiennent aucun ingrédient issu de la pétrochimie, d’huiles de synthèse ou de parabènes. Elles peuvent cependant être allergisantes pour de rares personnes. 

Privilégiez donc les crèmes solaires biologiques, contenant uniquement des filtres minéraux, mais attention, sans nanoparticules ! En plus de filtrer toute la gamme des UV, ils sont actifs dès l’application. Contrairement à d’autres produits cosmétiques, on peut retrouver la mention [nano] sur les crèmes solaires pour signaler la présence de nanoparticules.

Vous l’aurez compris, pour préserver sa santé et l’environnement, il est indispensable de bien choisir sa crème solaire. Utilisez donc des crèmes solaires bio, sans filtres chimiques ni nanoparticules. Cependant, éviter l’exposition solaire à outrance et aux heures les plus chaudes (11h-16h), porter des vêtements et chapeaux reste encore la meilleure protection contre les cancers, le vieillissement prématuré de la peau et la protection des écosystèmes océaniques !

Bibliographie

[1]        Hughes MCB, Williams GM, Baker P, Green AC. Sunscreen and prevention of skin aging: a randomized trial. Ann Intern Med 2013; 158:781–790.

[2]        Schlumpf M, Kypke K, Wittassek M, Angerer J, Mascher H, Mascher D, Vökt C, Birchler M, Lichtensteiger W. Exposure patterns of UV filters, fragrances, parabens, phthalates, organochlor pesticides, PBDEs, and PCBs in human milk: correlation of UV filters with use of cosmetics. Chemosphere 2010; 81:1171–1183.

[3]        Schlumpf M, Schmid P, Durrer S, Conscience M, Maerkel K, Henseler M, Gruetter M, Herzog I, Reolon S, Ceccatelli R, Faass O, Stutz E, et al. Endocrine activity and developmental toxicity of cosmetic UV filters–an update. Toxicology 2004; 205:113–122.

[4]        Ryman-Rasmussen JP, Riviere JE, Monteiro-Riviere NA. Penetration of intact skin by quantum dots with diverse physicochemical properties. Toxicol Sci Off J Soc Toxicol 2006; 91:159–165.

[5]        Trouiller B, Reliene R, Westbrook A, Solaimani P, Schiestl RH. Titanium dioxide nanoparticles induce DNA damage and genetic instability in vivo in mice. Cancer Res 2009; 69:8784–8789.

[6]        Azzouz A, Rascón AJ, Ballesteros E. Simultaneous determination of parabens, alkylphenols, phenylphenols, bisphenol A and triclosan in human urine, blood and breast milk by continuous solid-phase extraction and gas chromatography-mass spectrometry. J Pharm Biomed Anal 2016; 119:16–26.

[7]        Routledge EJ, Parker J, Odum J, Ashby J, Sumpter JP. Some alkyl hydroxy benzoate preservatives (parabens) are estrogenic. Toxicol Appl Pharmacol 1998; 153:12–19.

[8]        Handa O, Kokura S, Adachi S, Takagi T, Naito Y, Tanigawa T, Yoshida N, Yoshikawa T. Methylparaben potentiates UV-induced damage of skin keratinocytes. Toxicology 2006; 227:62–72.

[9]        ANSM. Evaluation du risque lié à l’utilisation du phénoxyéthanol dans les produits cosmétiques 2016.

[10]      Hong W-J, Jia H, Liu C, Zhang Z, Sun Y, Li Y-F. Distribution, source, fate and bioaccumulation of methyl siloxanes in marine environment. Environ Pollut Barking Essex 1987 2014; 191:175–181.

[11]      Langford KH, Thomas KV. Inputs of chemicals from recreational activities into the Norwegian coastal zone. J Environ Monit JEM 2008; 10:894–898.

[12]      Buser H-R, Balmer ME, Schmid P, Kohler M. Occurrence of UV filters 4-methylbenzylidene camphor and octocrylene in fish from various Swiss rivers with inputs from wastewater treatment plants. Environ Sci Technol 2006; 40:1427–1431.

[13]      Danovaro R, Bongiorni L, Corinaldesi C, Giovannelli D, Damiani E, Astolfi P, Greci L, Pusceddu A. Sunscreens cause coral bleaching by promoting viral infections. Environ Health Perspect 2008; 116:441–447.

[14]      Downs CA, Kramarsky-Winter E, Segal R, Fauth J, Knutson S, Bronstein O, Ciner FR, Jeger R, Lichtenfeld Y, Woodley CM, Pennington P, Cadenas K, et al. Toxicopathological Effects of the Sunscreen UV Filter, Oxybenzone (Benzophenone-3), on Coral Planulae and Cultured Primary Cells and Its Environmental Contamination in Hawaii and the U.S. Virgin Islands. Arch Environ Contam Toxicol 2016; 70:265–288.

[15]      Sánchez-Quiles D, Tovar-Sánchez A. Sunscreens as a source of hydrogen peroxide production in coastal waters. Environ Sci Technol 2014; 48:9037–9042.

[16]      Bachelot M, Li Z, Munaron D, Le Gall P, Casellas C, Fenet H, Gomez E. Organic UV filter concentrations in marine mussels from French coastal regions. Sci Total Environ 2012; 420:273–279.