Brevet FR2702144A1 — publié le 19940909

PRODUITS DE DEGRADATION DU CHITOSANE, PROCEDE DE PREPARATWN ET UTILISATION EN COSXETIQUE DONDAINE DE L'INVENTION La présente invention a trait à l'utilisation en cosmétique de nouveaux dérivés du chitosane obtenus par hydrolyse enzymatique du chitosane partiellement acétylé au moyen d'un enzyme produit par des souches de Thermoactinomyces. Ces nouveaux dérivés du chitosane comprennent (i) des oligosaccharides du type poly-D-glucosamine à enchaînement p(1-4) et partiellement acétylés, d'une part, et (ii) des polysaccharides du type poly-D-glucosamine à enchaînement p(1-4), ayant un poids moléculaire moyen déterminé par viscosimétrie capillaire (Mv) inférieur ou égal à 300 000 et partiellement acétylés, d'autre part. L'invention concerne également un procédé de préparation de ces nouveaux dérivés du chitosane, et en particulier desdits oligosaccharides. ART ANTéRIEUR On sait que le chitosane est un produit résultant de la désacétylation complète ou partielle de la chitine, et que la chitinase (E.C. 3.2.1.14) et la chitosanase agissent sur le chitosane partiellement acétylé. D'autres enzymes agissent sur le chitosane, notamment le lysozyme et certaines cellulases. On sait par ailleurs que le chitosane, dépourvu de groupes N-COCH3 ou partiellement acétylé, est relativement stable en milieu acide à pH 2-5 et qu'il flocule (i) quand le pH s'élève et atteint la valeur d'environ 6,0-6,5 et (ii) quand il est mis en présence d'alcool. On sait aussi que la floculation du chitosane se manifeste dès un pH faible (notamment dès pH 4-5) en présence d'ions métalliques. La faible stabilité du chitosane de poids mol écu- laire élevé a limité son utilisation en cosmétique. Ainsi, la solution technique préconisée par FR-A-2 354 760 comprend, pour la fixation des cheveux, le dépôt d'un sel de chitosane (où le chitosane a un poids moléculaire moyen élevé) puis un traitement avec une composition aqueuse alcaline contenant de l'ammoniaque ou une hydroxyalkylamine diluée.Plus précisément, la solution technique préconisée par FR-A-2 354 760 comprend les étapes suivantes 1") application sur les cheveux d'une composition aqueuse contenant un sel de chitosane avec l'aci de formique, acétique ou lactique 2") séchage à la température ambiante des cheveux revêtus de chitosane ; 3 ) application sur lesdits cheveux d'une compo sition aqueuse alcaline pour la fixation (i.e. la floculation du chitosane), puis 4 séchage sous le casque des cheveux ainsi fixés. Une autre solution technique qui a été préconisée en cosmétique consiste à faire appel à des oligosaccharides obtenus à partir (i) de chitosane dépourvu de groupes N-COCH3 ou partiellement acétylé, .ou (ii) de chitine, et ayant un degré de polymérisation (Dp) de 1 à 10. Voir à cet effet les documents de brevet relatifs aux oligosaccharides de chitosane : US-A-4 542 014 (Dp = 1-10), JP-A-62 030 103 et JP-A-62 273 905 (Dp = 2-8), JP-A-04 288 017 (Dp = 3-6), qui sont des oligosaccharides essentielle ment de structure du type poly-D-glucosamine, d'une part, et aux oligosaccharides de chitine : JP-A-01 268 618 (Dp = 2-7) et JP-A-02 078 603 (Dp = 2-8), qui sont des oligosaccharides essentiellement de structure du type poly-Nacétyl-D-glucosamine, d' autre part. Ces oligosaccharides de Dp inférieur ou égal à 10 ont été présentés comme étant solubles dans les compositions aqueuses, alcooliques ou hydroalcooliques, à pH élevé (pH inférieur ou égal à environ 10), alors que les produits de dégradation du chitosane et de la chitine de poids moléculaire élevé sont insolubles et floculent dans (i) les alcools, et (ii) (à partir de pH 6-6,5) dans les compo-sitions aqueuses et hydroalcooliques. Il convient en outre de remarquer que JP-A-62 030 103 (précité) et JP-A-63 098 395 recommandent spécifiquement d'écarter le produit de Dp = 1 (i.e. la D-glucosamine) qui est soit sans intérêt, soit gênant dans certaines applications cosmétiques. Selon l'invention, on préconise une nouvelle solution technique qui met en oeuvre des produits de dégradation du chitosane obtenus par hydrolyse ou dépolymérisation enzymatique du chitosane dépourvu de groupes N-COCH3 ou partiellement acétylé, au moyen d'un enzyme produit par des bactéries appartenant à l'ensemble des Thermoactinomyces. OBJET DE L'INVENTION Selon un premier aspect de l'invention, on propose une nouvelle utilisation en cosmétique des produits de dégradation du chitosane, ladite utilisation étant caractérisée en ce qu'elle met en oeuvre une substance cosmétiquement active choisie parmi l'ensemble constitué par (a) les oligosaccharides, et (b) les polysaccharides ayant un poids molé culaire moyen déterminé par viscosimétrie capillaire inférieur ou égal à 300 000, et obtenue par hydrolyse enzymatique du chitosane partiellement acétylé, au moyen d'un enzyme préparé par culture d'une souche appartenant à la famille des Thermoactinomy Ces. Selon un second aspect de l'invention, on préconise un procédé de préparation de produits de dégradation du chitosane par voie enzymatique, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend successivement (1) le gonflement dans l'eau d'un polymère choisi parmi les chitosanes partiellement acétylés, en présence d'un acide, pour obtenir une composition aqueuse ayant un pH inférieur ou égal à 5,5 et de préférence compris entre 3,0 et 5,0 ; (2) le préchauffage à 30-60 C de la composition aqueuse ainsi obtenue ;; (3) l'addition à la composition aqueuse ainsi préchauffée d'un enzyme préparé par culture d'une souche appartenant à la famille des Thermoactino myces, sous agitation (4) l'incubation du milieu réactionnel résultant à une température de 30-60"C et à un pH inférieur ou égal à 5,5 et de préférence compris entre 3,0 et 5,0, pendant au moins 1 heure ; et, (5) la séparation du milieu réactionnel résultant de l'étape (4) de façon à obtenir (a) les oligosaccharides solubles dans l'eau quel que soit le pH, les alcools et les mélanges hydroalcooliques, et/ou (b) les polysaccharides insolubles dans l'eau à pH supérieur à 6-6,5, les alcools et les mélanges hydroalcooliques. Selon un troisième aspect de l'invention, on propose également, en tant que produit industriel nouveau, les produits de dégradation du chitosane partiellement acétylé obtenus selon ledit procédé, et plus particulièrement les oligosaccharides du chitosane du type poly-Dglucosamine à enchaînement 8(1-4), partiellement acétylés et ayant un degré de polymérisation (Dp) inférieur ou égal à 12, et mieux compris entre 2 et 10. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La substance cosmétiquement active selon l'invention est choisie parmi les (a) les oligosaccharides, et (b) les polysaccharides ayant un poids molé culaire moyen déterminé par viscosimétrie capillaire inférieur ou égal à 300 000, d'une part, et leurs mélanges, d'autre part. Elle intervient en tant qu'agent émollient en vue d'assouplir la peau et les cheveux. En tant qu'agent émollient, elle est utile en particulier dans le domaine du conditionnement des cheveux. Elle intervient également en tant que moyen hydratant et/ou épaississant en fonction de son poids moléculaire. Elle favorise également la fixation des cheveux en formant, par réaction avec la kératine, une pellicule rigide enrobant chaque cheveu, surtout quand elle est choisie parmi les polysaccharides. Le poids moléculaire de la substance cosmétiquement active est essentiellement fonction des modalités opératoires mises en oeuvre pour sa préparation. Quand elle est du type polysaccharide, son poids moléculaire moyen déterminé par viscosimétrie capillaire (Mv) sera en général inférieur ou égal à 300 000. Par exemple, si la source de chitosane partiellement acétylé a un Mv de l'ordre de 5.105, les produits de dégradation du chitosane obtenus selon le procédé décrit ci-dessus comprendront les oligosaccharides, d'une part, et les polysaccharides ayant un Mv de l'ordre de 1,2.104 à 3.105 d'autre part. Bien entendu, lors de la mise en oeuvre du procé dé de l'invention, il est possible de favoriser sélectivement l'obtention des oligosaccharides. La substance cosmétiquement active préférée selon l'invention est constituée par les oligosaccharides ayant un Dp inférieur ou égal à 12 et mieux compris entre 2 et 10, d'une part, et leurs mélanges, d'autre part. De façon encore plus avantageuse, ces oligosaccharides seront partiellement acétylés et présenteront un degré d'acétylation (DA) de 10-70 %, de préférence un DA compris entre 20 % et 60 %, et mieux un DA compris entre 35 et 50 % .Ainsi le produit de dégradation du chitosane selon l'invention sera choisi parmi l'ensemble constitué par (i) les oligosaccharides du type poly-D-glucosamine à enchaînement p(1-4) partiellement acétylés et ayant un DA de 10-70 , de préférence compris entre 20 et 60 % et mieux compris entre 35 et 50 %, et un Dp inférieur ou égal à 12 et de préférence de 2-10, et (ii) leurs mélanges. La source des produits de dégradation selon l'invention est constituée par le chitosane partiellement acétylé ayant un DA inférieur ou égal à 75 %, notamment de 10-70 %, de préférence compris entre 20 et 60 %, et mieux compris entre 35 et 50 % L'enzyme est préparé par culture d'une souche appartenant à la famille des Thermoactinomyces. De façon avantageuse, ledit enzyme que l'on utilise est préparé par culture, sur un milieu nutritif comprenant une source de carbone et une source d'azote, d'une souche choisie parmi l'ensemble constitué par les Thermoactinomyces putidus NCIMB 11366, Thermoactinomyces sacchari DSM 43356, Thermoactinomyces thalpophilus DSM 43354, Thermoactinomyces vulgaris DSM 43047, Thermoactinomyces vulgaris DSM 43050, Thermoactinomyces vulgaris DSM 43062 et Thermoactinomyces I-1052. De façon encore plus avantageuse, on fera appel à un enzyme qui est une chitosanase préparée par culture de la souche de Thermoactinomyces identifiée par son numéro d'accès I-1052 auprès de l'institut Pasteur à Paris, ladite chitosanase ayant un poids moléculaire de l'ordre de 43 000 daltons, un point isoélectrique de 6,9 et un pH optimal d'activité de 4,5. Cette chitosanase n'est pas suffisamment efficace sur le chitosane totalement désacétylé (DA 90 %). Par suite, il convient de faire appel à une source de chitosane partiellement acétylé ayant un DA de 10-75 % .D'un point de vue pratique, il convient de constater que -cette chitosanase agit plus facilement sur le chitosane partiellement acétylé quand le DA est supérieur ou égal à 25 % . En conséquence, quand on fait appel à un chitosane partiellement acétylé du commerce ayant un DA toujours inférieur à 25 %, on peut avoir intérêt à procéder à la réacétylation partielle dudit chitosane commercial de façon à lui procurer un DA supérieur ou égal à 25, par exemple un degré d'acétylation compris entre 25 et 70 % La dépolymérisation enzymatique du chitosane partiellement acétylé, au moyen d'un enzyme produit à partir d'une souche appartenant à la famille des Thermoactinomyces donne toujours deux composants : un composant oligosaccharide constitué par un mélange d'oligosaccharides ayant un Dp inférieur ou égal à 12 (Dp = 12 est le seuil au-dessus duquel les produits de dégradation du chitosane floculent), d'une part, et un composant polysaccharide ayant un Mv inférieur ou égal à 300 000, d'autre part. Selon l'invention, ces composants oligosaccharide et polysaccharide sont partiellement acétylés. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention en vue de la préparation des produits de dégradation du chitosane, l'on recommande d'utiliser la chitosanase préparée par culture de la souche de Thermoactinomyces I1052 de l'institut Pasteur à Paris. L'on recommande avan tageusement dans ce procédé d'utiliser comme source saccharidique, un chitosane partiellement acétylé ayant (i) un DA inférieur à 75 %, notamment un DA de 10-70 %, de préférence un DA de 20-60 %, et mieux un DA de 35-50 %, et (ii) un Mv supérieur ou égal à 500 000. La dépolymérisation enzymatique du chitosane partiellement acétylé est fonction de la durée et de la température d'incubation du stade (4), d'une part, et de la quantité d'enzyme, d'autre part. La durée d'incubation peut être comprise notamment entre 1 h et 130 h. En bref, plus la durée de l'incubation (ou traitement) du stade (4) est longue, plus on favorise la formation des oligosaccharides dans le mélange composant oligosaccharide/composant polysaccharide. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mieux compris à la lecture qui va suivre d'exemples de réalisation. L'ensemble des éléments figurant dans ces exemples n'est nullement limitatif mais est donné à titre d'illustration. EXEMPLE 1 Préparation du produit de dégradation du chitosane On dissout un chitosane du commerce partiellement acétylé, ayant un DA d'environ 20 %, et un Mv d'environ 500 000, dans de l'eau préalablement déminéralisée puis additionnée d'acide acétique à 2 % p/v, pour obtenir une solution à 5 e p/p en chitosane partiellement acétylé, à pH 4,7. On procède au préchauffage de la solution résultante à 60 C, puis ajoute à ladite solution préchauffée, et sous agitation, la chitosanase obtenue par culture de la souche Thermoactinomyces I-1052, cet enzyme étant utilisé à la concentration de 0,040 U/ml (soit 4 U/g de chitosanase ; une unité (U) de chitosanase correspond à la libération d'une micromole par minute de N-acétyl-Dglucosamine, selon la méthode de mesure du pouvoir réducteur décrite par KIDBY et al., Anal.Biochem., (1973), 55 (No 1), pages 321-325). On maintient pour incubation le milieu réactionnel résultant à 60 C pendant 64 h. On obtient alors un mélange d'oligochitosanes et de polysaccharides, ces derniers ayant un Mv d'environ 63 000, une viscosité (à 10 % en solution dans l'eau et à 30"C) de 0,0375 Pa.s (i.e. 37,5 cP) et un DA d'environ 20 % On isole de ce mélange les oligosaccharides du type poly-D-glucosamine ayant un Dp de 2-10. En variante, on peut utiliser une quantité appropriée d'un acide équivalent à l'acide acétique (notamment l'acide formique, glutamique, malique, lactique ou citrique) dans le milieu aqueux de dissolution du chitosane partiellement acétylé, pour obtenir une solution de ce produit à un pH inférieur ou égal à 5,5. EXEXPLE 2 Préparation du produit de dégradation du chitosane On dissout du chitosane commercial réacétylé (par voie chimique) jusqu'à un DA de 55 % et ayant un Mv d'environ 500 000, dans de l'eau déminéralisée contenant 4 % p/v d'acide acétique. On obtient une solution aqueuse contenant 10 % p/p dudit chitosane à pH 4,70. On chauffe cette solution à 400 C, puis procède à l'incubation avec la chitosanase de l'exemple 1 ci-dessus (à la concentration de 2 U/g et préparée à partir de la souche Thermoactinomyces I-1052) pendant 64 h à 40"C et à pH 4,7. On stoppe la réaction par chauffage à 90"C pendant 0,5 h, mais on ne sépare pas les oligosaccharides des polysaccharides obtenus par ladite réaction de dépolymérisation enzymatique du chitosane de départ. Le mélange obtenu à un Mv de 11 000, une viscosité Mesurée à 30"C, à la concentration de 10 % p/p (en présence de 4 % p/v de CH3COOH) et à pH 4,7] de 0,04 Pa.s (i.e. 40 cP), un DA d'environ 55 % et une teneur en eau d'environ 6,5-t . EXEMPLE 3 Formulation pour crème On prépare une crème dite de base contenant des oligosaccharides de chitosane partiellement acétylés ayant un Dp de 2-10 selon la formulation suivante. Oligosaccharides de chitosane 0,5 à 5 parties en poids Stéarate de glycéryle 4,5 parties en poids Acide stéarique 4,5 parties en poids Alcool céto stéarylique 3,5 parties en poids Octyldodécanol 2 parties en poids 1,2-propanediol 2 parties en poids GD 700 (*) 0,3 partie en poids Triéthanolamine 0,45 partie en poids Butylhydroxyanisol 0,01 partie en poids Lauroylcollagénate de sodium (**) 0,7 partie en poids Acide citrique QSP pH 5,8 Eau QSP 100 parties en poids Notes (*) le produit commercialisé sous la dénomination GD 700 est un mélange de phénoxyéthanol, méthylparaben, butylparaben, isobutylparaben, propylparaben, éthylparaben et méthylisothiazolinone (**) produit commercialisé sous le nom de LIPOPROTEOLR par la société dite SEPPIC. EXEMPLE 4 Formulation pour lotion capillaire On prépare une lotion capillaire contenant des oligosaccharides de chitosane partiellement acétylés ayant un Dp de 2-10 selon la formulation suivante. Oligosaccharides de chitosane 0,5 à 5 parties en poids Hydrolysat de caséine 0,5 partie en poids Panthénol 2 parties en poids Ethanol à 96 % 40 parties en poids VEGEB IOS d'hamamelis (*) 10 parties en poids GD 700 0,3 partie en poids Extrait FILATOV (**) 1 partie en poids Acide citrique QSP pH 6,0 Eau QSP 100 parties en poids Notes (*) le VEGEBIOS d'hamamelis est un extrait d'hamamelis d'origine végétale à base de noisette commercialisé par la société dite C.E.P. (**) l'extrait FILATOV est un matériau d'origine végétale extrait du mais, l'extrait FILATOV tel qu'utilisé ici est celui commercialisé par la société dite C.E.P. EXEMPLE 5 Formulation pour lotion destinée au visage On prépare une lotion destinée au visage contenant des oligosaccharides de chitosane partiellement acé tylés ayant un Dp de 2-10 selon la formulation suivante. Oligosaccharides de chitosane 0,5 à 5 parties en poids VEGEBIOS de rose 5 parties en poids VEGEBIOS de ronce (*) 5 parties en poids Glycérine 3 parties en poids GD 700 0,3 partie en poids Triéthanolamine QSP pH 7,3 Eau QSP 100 parties en poids Notes (*) extrait à base de mûre, commercialisé par la société dite C.E.P. EXEMPLE 6 Formulation pour shampooing On prépare un shampooing contenant des oligosaccharides de chitosane partiellement acétylés ayant un Dp de 2-10 selon la formulation suivante. Oligosaccharides de chitosane 0,5 à 5 parties en poids Laureth sulfate de sodium 30 parties en poids Mélange de cocoamide et de diéthanolamine 4,5 parties en poids Protéine animale hydrolysée (*) 1 partie en poids CRODASOMER W (**) 0,25 partie en poids 2-bromo-2-nitro propane-1,3-diol 0,05 partie en poids Acide citrique QSP pH 6,0 Eau QSP 100 parties en poids Notes (*) la protéine animale hydrolysée est une substance peptidique contenant des groupes lauryldiammonium et hydroxypropylamino, et commercialisée par la société dite HENKEL; (**) le CRODASOMER W est un mélange copolymère de protéine de blé hydrolysée et de polysiloxane, qui est commercialisé par la société dite HENKEL. REVENDICATIONS 1. Utilisation en cosmétique des produits de dégradation du chitosane, ladite utilisation étant carac térisée en ce qu'elle met en oeuvre une substance cosmétiquement active choisie parmi l'ensemble constitué par (a) les oligosaccharides, et (b) les polysaccharides ayant un poids molé culaire moyen déterminé par viscosimétrie capillaire inférieur ou égal à 300 000, et obtenue par hydrolyse enzymatique du chitosane partiellement acétylé au moyen d'un enzyme préparé par culture d'une souche appartenant à la famille des Thermoactinomyces. 2. Utilisation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'enzyme a été préparé par culture sur un milieu nutritif comprenant une source de carbone et une source d'azote d'une souche choisie parmi l'ensemble constitué par les Thermoactinomyces putidus NCIMB 11366, Thermoactinomyces sacchari DSM 43356, Thermoactinomyces thalpophilus DSM 43354, Thermoactinomyces vulgaris DSM 43047, Thermoactinomyces vulgaris DSM 43050, Thermoactinomyces vulgaris DSM 43062 et Thermoactinomyces I-1052. 3. Utilisation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'enzyme est une chitosanase préparée par culture de la souche de Thermoactinomyces identifiée par son numéro d'accès I-1052 auprès de l'institut Pasteur à Paris, ladite chitosanase ayant un poids moléculaire de l'ordre de 43 000 daltons, un point isoélectrique de 6,9 et un pH optimal d'activité de 4,5. 4. Utilisation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ladite substance cosmétiquement active est choisie parmi l'ensemble constitué par les oligosaccharides du chitosane, partiellement acétylés, ayant un de gré d'acétylation de 10-70 %, de préférence un degré d'acétylation compris entre 20 et 60 %, et un degré de polymérisation inférieur ou égal à 12 et de préférence compris entre 2 et 10. 5. Procédé de préparation de produits de dégradation du chitosane par voie enzymatique, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend successivement (1) le gonflement dans l'eau d'un chitosane partiel lement acétylé, en présence d'un acide, pour obtenir une composition aqueuse ayant un pH inférieur ou égal à 5,5 et de préférence compris entre 3,0 et 5,0 ; (2) le préchauffage à 30-60"C de la composition aqueuse ainsi obtenue ; (3) l'addition à la composition aqueuse ainsi préchauffée d'un enzyme préparé par culture d'une souche appartenant à la famille des Thermoactino myces, sous agitation (4) lincubation du milieu réactionnel résultant à une température de 30-60"C et à un pH inférieur ou égal à 5,5 et de préférence compris entre 3,0 et 5,0, pendant au moins 1 heure ;; (5) la séparation du milieu réactionnel résultant de l'étape (4) de façon à obtenir (a) les oligosaccharides solubles dans l'eau quel que soit le pH, les alcools et les mélanges hydroalcooliques, et/ou (b) les polysaccharides insolubles dans l'eau à pH supérieur à 6-6,5, les alcools et les mélanges hydroalcooliques. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit enzyme a été préparé par culture sur un milieu nutritif comprenant une source de carbone et une source d'azote d'une souche choisie parmi l'ensemble constitué par les Thermoactinomyces putidus NCIMB 11366, Thermoactinomyces sacchari DSM 43356, Thermoactinomyces thalpophilus DSM 43354, Thermoactinomyces vulgaris DSM 43047, Thermoactinomyces vulgaris DSM 43050, Thermoactinomyces vulgaris DSM 43062 et Thermoactinomyces I-1052, la souche préférée étant la souche de Thermoactinomyces identifiée par son numéro d'accès I-1052 auprès de l'institut Pasteur à Paris. 7. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le chitosane partiellement acétylé intervenant au stade (1) est un chitosane ayant un degré d'acétylation inférieur ou égal à 75 %, notamment de 10-70 %, de préférence de 20-60 % et mieux de 35-50 % 8. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le chitosane partiellement acétylé intervenant au stade (1) est un chitosane ayant un poids moléculaire moyen, déterminé par viscosimétrie capillaire, supérieur ou égal à 500 000. 9. Produit de dégradation du chitosane, caractérisé en ce qu'il est choisi parmi l'ensemble constitué par (i) les oligosaccharides du type poly-D-glucosamine à encha- nement 8(1-4) partiellement acétylés et ayant un degré de polymérisation inférieur ou égal à 12 et de préférence un degré de polymérisation de 2-10, et (ii) leurs mélanges, et en ce qu'il est obtenu selon le procédé de l'une quelconque des revendications 5 à 8. 10. Produit de dégradation suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est choisi parmi l'ensemble constitué par (i) les oligosaccharides du type poly-Dglucosamine à enchaînement p(1-4) partiellement acétylés et ayant un degré d'acétylation inférieur de 10-70 %, et de préférence compris entre 20 et 60 %, et (ii) leurs mélanges.