Source: The Conversation – in French – By Oksana Krupka, Professor, Université d’Angers
Les polyéthylène glycols (PEGs) figurent parmi les ingrédients que l’on retrouve fréquemment dans les notices de cosmétiques, de médicaments ou encore de vaccins. Cependant, leur usage est aujourd’hui de plus en plus questionné, notamment en raison de leurs effets avérés ou supposés sur la santé et l’environnement. Ces interrogations s’inscrivent dans un contexte plus large : celui de la recherche de polymères plus sûrs, mieux contrôlés et plus durables.
Gels douche, shampoings, lubrifiants, gels hydroalcooliques, vaccins et médicaments, crèmes hydratantes ou peintures… Les polyéthylènes glycols (PEGs) sont présents dans de nombreux produits du quotidien.
Appréciés pour leur capacité à améliorer la solubilité de nombreuses substances actives, ainsi que pour leur coût modéré et la simplicité de leur production, cette famille de composés s’est imposée dans de nombreux secteurs industriels, de la pharmacie à la chimie, ou encore dans la fabrication de détergents, de peintures et d’encres.
Longtemps considérés comme des substances inertes, les PEGs font aujourd’hui l’objet de débats en raison de leur origine pétrochimique, de leur faible biodégradabilité, et de certaines interrogations concernant leurs effets à long terme sur la santé ou l’environnement.
Dans ce contexte, la recherche de solutions alternatives s’intensifie. Parmi les familles de polymères explorées, les poly(2-oxazolines) (POx) font aujourd’hui l’objet d’une attention croissante, car leurs propriétés en font de prometteurs candidats au remplacement des PEGs.
Qu’est-ce que le polyéthylène glycol ?
Issus de la pétrochimie, les PEGs forment une large famille de composés utilisés à grande échelle en cosmétique et pharmacie. Concrètement, le polyéthylène glycol (PEG) est un polymère constitué par la répétition d’une même unité de base, l’oxyde d’éthylène.
Les différentes sortes de PEGs se distinguent principalement par leur poids moléculaire, qui dépend du nombre d’unités répétées dans la chaîne. C’est ce poids (exprimé en g/mol) qui figure dans leur nom : PEG-40, PEG-400, etc. Certains laxatifs, comme le macrogol, correspondent à des PEGs de masse moléculaire élevée (PEG-3350 ou 4000).
Ce poids moléculaire influence directement les propriétés physiques des PEGs. En dessous d’environ 500 g/mol, ils sont généralement liquides et plutôt utilisés dans les formulations cosmétiques. À mesure que leur poids moléculaire augmente, ils deviennent plus visqueux, puis huileux ou cireux, ce qui est recherché dans certaines formulations pharmaceutiques ou pour certains additifs industriels.
Des polymères polyvalents
Les PEGs sont souvent qualifiés de « couteaux suisses » de la cosmétique moderne. Peu coûteux et polyvalents, ils remplissent plusieurs fonctions dans les formulations.
Hydrophiles, ils retiennent l’eau et participent à l’hydratation de la peau en formant un film limitant l’évaporation. Ils agissent également comme émulsifiants, stabilisant les mélanges eau/huile dans les crèmes et lotions. Enfin, ils facilitent l’élimination des impuretés grasses dans les produits lavants.
Ces propriétés expliquent leur large utilisation dans les cosmétiques, mais aussi leur rôle d’excipients dans les médicaments, où ils améliorent la solubilité ou la stabilité des principes actifs.
Dans l’alimentation et les produits d’entretien, certains dérivés sont également autorisés comme agents technologiques, mais dans un cadre réglementaire plus strict.
Vaccins à ARNm : le PEG, un ingrédient clé
Les PEGs ont également joué un rôle important dans le développement des vaccins à ARN messager (ARNm), comme ceux destinés à lutter contre le SARS-CoV-2, responsable de la pandémie de Covid-19.
L’ARNm étant fragile, il doit être protégé pour atteindre les cellules sans être dégradé. Cette fonction est assurée par de minuscules vésicules,appelées « nanoparticules lipidiques », capables d’encapsuler l’ARNm et de faciliter son entrée dans les cellules.
Ces nanoparticules sont constituées de différents lipides et surfactants (substances ayant un composant hydrophobe – qui exclue l’eau – et un composant hydrophile – qui présente une affinité pour l’eau). Parmi ceux-ci figure un lipide « PEGylé », c’est-à-dire portant une chaîne de PEG.
Celui-ci joue un rôle clé dans la stabilisation des nanoparticules lipidiques qui transportent l’ARNm, en limitant leur agrégation et en contrôlant leurs interactions avec le milieu biologique.
Il forme également une couche hydrophile à leur surface, qui les rend moins visibles pour le système immunitaire. Cet effet furtif prolonge leur circulation dans l’organisme et contribue ainsi à améliorer l’efficacité de la délivrance de l’ARNm.
Les limites des PEGs
Malgré leur succès industriel, les PEGs ne sont pas exempts de limites. Leur fabrication peut laisser des traces de sous-produits, notamment l’oxyde d’éthylène ou le 1,4-dioxane. Tous deux toxiques et cancérigènes, ils sont strictement encadrés et sont normalement absents des produits finis.
Sur le plan biologique, des réponses immunitaires ont été observées chez certaines personnes exposées aux PEGs, se traduisant par la production d’anticorps anti-PEG. Dans de rares cas, ces réactions peuvent être associées à des réactions allergiques, voire à des épisodes d’anaphylaxie, notamment après l’administration de certains médicaments ou vaccins. Il faut cependant souligner que ces événements restent très rares au regard des millions de doses administrées.
Enfin, la biodégradabilité des PEGs soulève des questions environnementales. S’ils sont majoritairement éliminés par voie rénale lorsqu’ils sont de faible masse molaire, certains PEGs peuvent persister dans les milieux aquatiques, sans que leurs effets écotoxicologiques à long terme soient pleinement établis.
Face à ces limites, d’autres polymères, les poly(2-oxazolines) (POx), suscitent un intérêt croissant.
La redécouverte de polymères anciens : les POx
Connus depuis les années 1960, les POx ont longtemps été peu exploités, notamment en raison de procédés de synthèse moins standardisés et moins industrialisés que ceux des PEGs.
Les progrès récents en chimie des polymères ont toutefois permis de mieux contrôler leur fabrication et de relancer l’intérêt pour ces matériaux.
Contrairement aux PEGs, les POx sont plus facilement « fonctionnalisables ». Ce terme désigne la possibilité de modifier chimiquement leurs extrémités ou leur chaîne pour y greffer d’autres unités moléculaires, tels que des sondes fluorescentes ou ligands biologiques (des molécules ayant la capacité d’interagir avec d’autres molécules). Ce contrôle fin de leur architecture et cette modularité offre une plus grande flexibilité dans la conception de systèmes thérapeutiques.
De ce fait, les POx présentent plusieurs propriétés qui intéressent les chercheurs en nanomédecine.
Des propriétés intéressantes pour la nanomédecine
Selon les études disponibles, les POx présentent une faible immunogénicité (la capacité à déclencher une réaction du système immunitaire). Cela signifie qu’ils sont mieux tolérés par le corps humain.
Il s’agit là d’un avantage majeur, notamment dans les domaines de la vaccination ou de la lutte contre le cancer. En effet, le faible pouvoir immunogène des POx en fait des candidats intéressants pour un usage répété, y compris chez des patients déjà sensibilisés à d’autres polymères, comme les PEGs.
Par ailleurs, la biodégradabilité des POx peut être modulée chimiquement. Il est de ce fait possible de concevoir des structures qui restent stables pendant le temps nécessaire à leur action thérapeutique, puis se dégradent ensuite dans l’organisme de manière contrôlée.
Cette dégradation peut être influencée par des stimuli biologiques, tels qu’un changement de pH, la présence de certaines enzymes ou un environnement chimique spécifique. Cette capacité ouvre la voie à une médecine ajustée aux besoins thérapeutiques, notamment pour les traitements de longue durée ou à fortes doses.
Enfin, le comportement des POx peut-être modifié par la température. Cette propriété, appelée thermosensibilité, est particulièrement utile en formulation galénique (l’art de transformer un principe actif en médicament administrable). Elle permet, par exemple, de créer des gels injectables qui sont liquides à température ambiante, mais se solidifient dans le corps, ou inversement.
Cette capacité à « s’adapter » ouvre des perspectives intéressantes pour des applications en libération contrôlée de médicaments ou en administration ciblée.
Applications et limites des POx
Ces propriétés font des POx des candidats prometteurs pour la vectorisation de médicaments, notamment dans le domaine de la lutte contre le cancer.
Des systèmes sont actuellement explorés pour améliorer la délivrance de chimiothérapies, comme les taxanes (des médicaments dérivés de l’if, parmi lesquels figure, par exemple, le paclitaxel). Ces expérimentations en sont actuellement principalement au stade préclinique ou des premiers essais.
Des applications sont également à l’étude dans le domaine des vaccins et de la cosmétique, mais elles restent encore expérimentales.
Une alternative en développement, pas un remplacement immédiat
Pour conclure, soulignons que pour l’instant, les POx ne constituent pas encore une alternative établie. Leur industrialisation est en cours, mais leur production peut s’avérer plus complexe et moins standardisée que celle des PEGs.
Par ailleurs, les données toxicologiques à long terme et leur devenir dans l’environnement restent encore limités, ce qui impose une certaine prudence.
À l’heure actuelle, les POx ne remplacent donc pas les PEGs, mais ils constituent une piste complémentaire, explorée pour des applications spécifiques où la modularité chimique et la tolérance immunologique sont déterminantes.
Leur développement à plus grande échelle dépendra autant des avancées scientifiques que de leur capacité à être produits de manière reproductible, sûre et économiquement viable.
Oksana Krupka a reçu des financements de l’Agence nationale de la recherche (ANR-22-CPJ1-0026-01).
– ref. Cosmétiques, médicaments, gels douches… Pourquoi l’omniprésence du polyéthylène glycol pose question, et que sont les POx, qui pourraient le remplacer ? – https://theconversation.com/cosmetiques-medicaments-gels-douches-pourquoi-lomnipresence-du-polyethylene-glycol-pose-question-et-que-sont-les-pox-qui-pourraient-le-remplacer-286172