Le Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride (CAS 65497-29-2) est un polymère cationique d’origine végétale obtenu en greffant des groupes ammonium quaternaire sur la gomme de guar, le galactomannane extrait de l’endosperme des graines de Cyamopsis tetragonoloba. Porteur de charges positives permanentes, il se lie par attraction électrostatique à la surface anionique du cheveu. Sa particularité est d’agir pendant le shampooing lui-même : au rinçage, il forme avec les tensioactifs anioniques une phase appelée coacervat, qui se dépose sur la fibre et la conditionne avant même l’application d’un après-shampooing.
C’est l’un des agents conditionneurs les plus répandus dans les shampooings professionnels. Pour Hairswiss, il illustre bien un principe de formulation souvent mal compris : dans un shampooing, la quantité de polymère compte moins que le moment où il sort de la solution.
Quelle est la structure chimique du guar cationique ?
La gomme de guar est un polysaccharide formé d’une chaîne linéaire de mannoses liés en β-(1→4), sur laquelle sont greffées des unités de galactose isolées en α-(1→6). Le rapport mannose/galactose est d’environ 2:1, contre environ 4:1 pour la gomme de caroube : cette densité de ramifications explique la bonne solubilité du guar dans l’eau froide. Les masses molaires de la gomme native dépassent souvent 2 millions de g/mol.
Pour la rendre cationique, on fait réagir les groupes hydroxyle du polymère avec le chlorure de 2,3-époxypropyltriméthylammonium. On obtient des éthers 2-hydroxy-3-(triméthylammonio)propyle, avec l’ion chlorure comme contre-ion. Le degré de substitution reste modeste, moins d’un substituant par unité de sucre, et c’est lui qui fixe la densité de charge du polymère.
- Densité de charge des grades cosmétiques : environ 0,5 à 1,7 meq/g ;
- masse molaire moyenne : d’environ 50 000 g/mol à plus de 2 millions de g/mol selon le grade ;
- charge positive indépendante du pH, car l’azote quaternaire ne se déprotone pas.
Ces deux paramètres, charge et taille, déterminent le comportement du polymère dans le shampooing et sur la fibre.
Pourquoi un polymère cationique se fixe-t-il sur le cheveu ?
La kératine a un point isoélectrique proche de pH 3,7. Au pH d’un shampooing (en général 5 à 6), la surface du cheveu porte donc une charge nette négative. Cette charge augmente sur les cheveux décolorés ou colorés, car l’oxydation de la cystine produit de l’acide cystéique, porteur de groupes sulfonate –SO3⁻. Le mécanisme est le même que celui décrit pour les silicones aminés et l’amodiméthicone : les zones les plus abîmées attirent davantage les molécules cationiques.
Le guar cationique ne pénètre pas dans la fibre : sa taille le maintient en surface, où il forme un film fin qui réduit la friction entre les cheveux, diminue l’électricité statique et facilite le démêlage sur cheveux mouillés.
Qu’est-ce que le coacervat et pourquoi se forme-t-il au rinçage ?
Dans le flacon, le guar cationique et les tensioactifs anioniques (Sodium Laureth Sulfate, Ammonium Lauryl Sulfate) coexistent dans une solution limpide : les micelles, en large excès, maintiennent les complexes polymère-tensioactif solubles. Lorsque l’eau du rinçage dilue le shampooing, la concentration en tensioactif chute et l’équilibre se déplace. Le polymère et les tensioactifs s’associent en complexes moins solubles, qui se séparent sous forme d’une phase riche en polymère : le coacervat.
Ce phénomène ne se produit que dans une plage de dilution précise, la « fenêtre de coacervation ». Une étude présentée au congrès IFSCC 2022 l’a observée entre une dilution 1:3 et 1:8 pour un shampooing contenant 0,25 % de guar cationique, alors qu’avec le Polyquaternium-10 la fenêtre était beaucoup plus étroite. D’autres travaux, publiés dans le Journal of Cosmetic Science, utilisent une dilution eau/shampooing de 10:1 pour simuler le rinçage et montrent au microscope le coacervat qui adhère à la fibre sous flux d’eau.
Le coacervat a un second rôle : il piège les actifs insolubles dispersés dans le shampooing, comme les gouttelettes de diméthicone, et les entraîne sur le cheveu. C’est ainsi qu’un shampooing « 2 en 1 » parvient à déposer un silicone alors qu’il est conçu pour laver.
Quels facteurs de formulation modifient son efficacité ?
- Densité de charge. Une charge élevée donne un coacervat plus compact et plus substantif ; une charge faible, un coacervat plus fluide et un toucher plus léger.
- Masse molaire. Les grades de haut poids moléculaire conditionnent davantage ; les grades plus courts sont choisis pour les cheveux fins, qu’ils alourdissent moins.
- Système tensioactif. La nature et la quantité des tensioactifs fixent la position de la fenêtre de coacervation. Les co-tensioactifs amphotères comme la Cocamidopropyl Betaine et le sel modifient la charge des micelles et donc le dépôt.
- Concentration. Dans les shampooings, le guar cationique est utilisé à des fractions de pour cent : il agit par dépôt ciblé, non par quantité.
Comme tout polymère cationique, il peut s’accumuler sur les cheveux fins ou peu poreux si l’on utilise toujours la même formule très conditionnante. Un shampooing clarifiant ponctuel élimine ces dépôts.
En quoi diffère-t-il des Polyquaternium ?
Les Polyquaternium sont soit des polymères synthétiques (Polyquaternium-6, -7, -22), soit des dérivés cationiques de cellulose (Polyquaternium-10). Le guar cationique appartient à la même famille fonctionnelle, mais son squelette est un galactomannane naturel. Sa large fenêtre de coacervation en fait un polymère robuste : il dépose sur une gamme de dilutions plus étendue, donc de façon moins sensible à la quantité d’eau utilisée au bac. Beaucoup de formules combinent d’ailleurs les deux types pour équilibrer démêlage et légèreté.
Le Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride est-il sûr ?
Le Cosmetic Ingredient Review (CIR) a évalué seize galactomannanes, dont le Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride, et a conclu en 2012 qu’ils sont sûrs dans les conditions d’utilisation et aux concentrations actuelles. Leur taille moléculaire rend improbable une pénétration cutanée significative. L’ingrédient n’est soumis à aucune restriction spécifique dans le Règlement (CE) n° 1223/2009.
Quels shampooings professionnels utilisent le guar cationique ?
Le guar cationique est présent dans de nombreuses formules professionnelles distribuées en Suisse. L’INEJ Remedy Shampoo de Code Zero, disponible sur cliCHair.ch, en est un exemple classique : Sodium Laureth Sulfate, Cocamidopropyl Betaine et Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride figurent parmi ses premiers ingrédients, un système conçu pour former un coacervat au rinçage tout en laissant les racines légères sur cheveux gras.
Pour les cheveux colorés, plus anioniques et donc plus réceptifs au dépôt cationique, l’INEJ Color Protect Shampoo, également disponible sur cliCHair.ch, associe l’Ammonium Lauryl Sulfate au guar cationique, avec des huiles de camélia et de chanvre.
Ce qu’il faut retenir
Le Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride est un galactomannane naturel rendu cationique. Il reste soluble dans le shampooing, puis se sépare au rinçage sous forme de coacervat qui se dépose sur les zones négatives de la fibre et y entraîne les autres actifs conditionneurs. Sa densité de charge, sa masse molaire et le système tensioactif qui l’accompagne déterminent l’intensité du conditionnement. Pour le professionnel, cela explique pourquoi un même shampooing se comporte différemment selon la porosité du cheveu et selon la manière de rincer.