Dendrimers are increasingly being studied in the context of encapsulation. Many potential applications of dendrimers are based on their properties. They are used in drug delivery systems, cosmetics, food and chemistry. This review is first devoted to different synthesis approaches for dendrimers and to their ability to encapsulate active molecules. Their applications in different fields, as well as their cytotoxicity, are then detailed. To conclude this review, the main works on the interaction of dendrimers with the stratum corneum (SC) are also presented.

Vitamin C is one of the most sensitive cosmetic active ingredients. To avoid its degradation, its encapsulation into biobased carriers such as dendrimers is one alternative of interest. In this work, we wanted to evaluate the potential of two biobased glycerodendrimer families (GlyceroDendrimers-Poly(AmidoAmine) (GD-PAMAMs) or GlyceroDendrimers-Poly(Propylene Imine) (GD-PPIs)) as a vitamin C carrier for topical application. The higher encapsulation capacity of GD-PAMAM-3 compared to commercial PAMAM-3 and different GD-PPIs, and its absence of cytotoxicity towards dermal cells, make it a good candidate. Investigation of its mechanism of action was done by using two kinds of biomimetic models of stratum corneum (SC), lipid monolayers and liposomes. GD-PAMAM-3 and VitC@GD-PAMAM-3 (GD-PAMAM-3 with encapsulated vitamin C) can both interact with the lipid representatives of the SC lipid matrix, whichever pH is considered. However, only pH 5.0 is suggested to be favorable to release vitamin C into the SC matrix. Their binding to SC-biomimetic liposomes revealed only a slight effect on membrane permeability in accordance with the absence of cytotoxicity but an increase in membrane rigidity, suggesting a reinforcement of the SC barrier property. Globally, our results suggest that the dendrimer GD-PAMAM-3 could be an efficient carrier for cosmetic applications.

We developed a synthesis of chiral ionic liquids from proline and one of its derivatives. Nine chiral ionic liquids were synthesized with yields from 78% to 95%. These synthesized ionic liquids played two roles in Michael reactions, as solvents, and as basic catalysts, where the ionic phase could also be reused at least five times without loss of activity. The yields up to 99% were improved by increasing the amount of dimethylmalonate from 1.2 equivalents to 3 or 4 equivalents. Furthermore, the reaction time could be reduced from 24 h to 45 min through microwaves activation.

For this study, new dendrimers were prepared from poly(propylene imine) (PPI) and polyamidoamine (PAMAM) dendrimers using an efficient acid-base reaction with various phenolic acids. The syntheses were also optimized in both microwave and microfluidic reactors. These ionic and hydrophilic dendrimers were fully characterized and showed excellent antioxidant properties. Their cytotoxic properties have been also determined in the case of fibroblast dermal cells.

Symmetrical and dissymmetrical bolaforms were prepared with good to high yields from unsaturated L-rhamnosides and phenolic esters (ferulic, phloretic, coumaric, sinapic and caffeic) using two eco-compatible synthetic strategies involving glycosylation, enzymatic synthesis and cross-metathesis under microwave activation. The plant-eliciting activity of these new compounds was investigated in Arabidopsis model plants. We found that the monocatenar rhamnosides and bolaforms activate the plant immune system with a response depending on the carbon chain length and the nature of the hydrophilic heads. Their respective antioxidant activities were also evaluated, as well as their cytotoxic properties on dermal cells for cosmetic uses. We showed that phenolic ester-based compounds present good antioxidant activities and that their cytotoxicity is low. These properties are also dependent on the carbon chains used.

La durée d'utilisation de la plupart des produits cosmétiques employés quotidiennement est limitée en raison de l'instabilité de l'un ou plusieurs actifs utilisés dans leur composition par effet de divers paramètres environnementaux. Par conséquent, la nanotechnologie est fortement sollicitée ces dernières années afin de limiter cette dégradation et d'assurer la délivrance des principes actifs efficacement au niveau de la peau.Cette thèse de doctorat a un double objectif, l'un plus appliqué visant à évaluer l'utilisation de dendrimères biosourcés comme supports d'actifs cosmétiques innovants et l'autre plus fondamental s'appliquant à comprendre leur mécanisme d'action sur des modèles biomimétiques de stratum corneum (SC).En pratique, quatre familles de dendrimères biosourcés dérivés du glycérol ont été synthétisées. Leur capacité à encapsuler la vitamine C, la caféine et divers autres actifs cosmétiques et leur cytotoxicité sur des fibroblastes dermiques humains ont été testées. Les résultats ont montré que les dendrimères synthétisés ne présentent aucune cytotoxicité à l'exception des dérivés de PPI. Le GD-PAMAM-3 a été sélectionné comme un meilleur candidat, grâce à sa bonne capacité à encapsuler les actifs cosmétiques et à sa faible cytotoxicité. Par ailleurs, huit nouvelles familles de dendrimères dérivés de PAMAM et PPI possédant des fonctions antioxydantes à base d'acides phénoliques ont été également synthétisées (six familles de dendrimères ioniques et deux autres neutres). Leurs propriétés antioxydantes et cytotoxiques ont également été testées. Les dendrimères ioniques dérivés de l'acide férulique ont été sélectionnés comme étant les dendrimères antioxydants avec un faible effet cytotoxique pour des concentrations qui ne dépassent pas 100 mg/mL. Enfin, l'interaction des dendrimères performants en termes d'encapsulation, d'effet antioxydant ou peu cytotoxiques avec le stratum corneum a été étudié au moyen de modèles de monocouches lipidiques et de liposomes biomimétiques de stratum corneum à l'aide de différentes techniques biophysiques. L'étude sur la monocouche a montré que les dendrimères interagissent avec les lipides du SC. L'étude sur les liposomes biomimétiques du SC a montré que les dendrimères ont un faible effet perméabilisant. En outre, les dérivés de PAMAM étudiés augmentent la rigidité de la membrane, ce qui suggère le renforcement de la barrière du SC, alors que le dérivé de PPI a un effet fluidifiant, affaiblissant la barrière du SC.De manière générale, cette thèse a, non seulement, permis des avancées, dans le domaine d'application des dendrimères en cosmétiques en proposant des nouvelles structures de dendrimères non cytotoxiques et adaptées à l'encapsulation de principes actifs délicats, mais aussi sur le plan fondamental, dans la compréhension du mécanisme d'action de ces dendrimères au niveau de la peau.