Brevet FR2706166A1 — publié le 19941216

Procédé d'extraction d'artémisinine. L'invention concerne le domaine de la chimie extractive à partir de matériaux biologiques et plus précisément l'extraction d'artémisinine à partir de végétaux contenant un tel composé. L'artémisinine (I) est une lactone sesquiterpénique présentant des propriétés antipaludéennes notoires. CH3 0Q (I) (I) CH; o Dans le cadre de son utilisation contre le paludisme, il est d'ailleurs utilisé pour traiter les cas résistants aux autres médicaments classiquement employés pour traiter cette affection. Ce composé, qui a été isolé pour la première fois en 1972 à partir d'une plante poussant en Chine : Artemisia annua L. (voir China Cooperative Research Group "Qi7zghaosu and its dènvatives as antimalanals", J. Trad. Chin. Med, 1982, N 2,3) comporte un pont endoperoxyde et a un mode d'action qui n'est pas précisément connu. I1 agirait, en fait, directement au niveau du parasite (Plasmodium) provoquant la maladie qu'il tuerait en attaquant la membrane cellulaire. Par ailleurs, ce composé s'est révélé à l'emploi faiblement toxique, ce qui a renforcé encore son intérêt et en a fait un antipaludéen de premier plan. Les plants d'Artemisia annua L. contiennent en moyenne entre environ 0,15% et 0,30% en poids d'artémisinine, selon la partie de la plante et le stade de floraison de celle-ci (voir Qinghaosu Antimalaria Coordinating Research Group - Chin. Med. J., 1979, 92, 811). Plusieurs procédés d'extraction de l'artémisinine ont déjà été décrits et font tous intervenir des solvants organiques tels que le chloroforme, le toluène, l'hexane (voir H.N. Elsohly, Journal of Natural Products, 1990, 53, n"6, pp. 1560 à 1564; H.J. Woerdenbag, Phytochemical Analysis, 1991, 2, pp. 215-219 ; J.P. Rey, Journal of Chromatography, 1992, 605, pp. 124128 ; D.L. Klayman, Journal of Natural Products, 1984, 47, n"4, pp. 715-717). Or, le problème majeur posé par l'extraction de l'artémisinine réside dans sa fragilité aux conditions d'extraction (température, oxydation...) et/ou aux solvants classiquement utilisés, fragilité qui peut conduire à la dégradation partielle de ce composé au cours de son extraction et à sa transformation en composés inefficaces d'un point de vue thérapeutique. De plus la commercialisation de l'artémisinine extraite à l'aide de tels solvants organiques n'est pas toujours possible compte-tenu des réglementations qui imposent des taux de solvants résiduels maxima pouvant être présents dans les médicaments mis sur le marché. Ce problème a fait naître le besoin d'une méthode d'extraction douce de l'artémisinine, mettant en oeuvre peu ou pas de solvant organique. La présente invention a pour objectif de fournir un procédé d'extraction de ce composé permettant l'obtention d'extraits plus riches que les extraits obtenus par les méthodes d'extraction classique et ne faisant pas intervenir nécessairement de solvant organique. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel procédé permettant l'obtention d'extraits contenant de l'artémisinine plus purs que ceux pouvant être obtenus à l'aide des procédés extractifs classiques et donc susceptibles de présenter une activité thérapeutique accrue. Un autre objectif de la présente invention est de proposer un tel procédé permettant l'extraction d'artémisinine en un temps considérablement plus court que les techniques extractives de l'état de la technique déjà employées pour ce composé. Ces différents objectifs sont atteints, selon l'invention, grâce à un procédé d'extraction de l'artémisinine à partir d'au moins un végétal renfermant ce composé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) mettre en contact ledit végétal en présence d'un fluide d'extraction sous pression; b) séparer ledit fluide d'extraction contenant au moins une partie de l'artémisinine dudit végétal; c) séparer l'extrait contenant l'artémisinine dudit fluide d'extraction en modifiant les conditions de température et/ou de pression dudit fluide, de façon à abaisser son pouvoir solvant et à le vaporiser; d) récupérer l'extrait contenant l'artémisinine. Selon une variante de mise en oeuvre de l'invention, ledit fluide d'extraction utilisé se présente, au cours de l'étape a), sous forme d'au moins un composé liquide sous pression possédant une pression inférieure ou supérieure à la pression critique dudit composé et une température inférieure à la température critique dudit composé. Selon une autre variante de mise en oeuvre de l'invention, le fluide d'extraction utilisé se présente, au cours de l'étape a), sous forme d'au moins un composé dans des conditions supercritiques de pression et de température. L'invention utilise donc les propriétés des fluides supercritiques ou des liquides sous pression présentant, dans des conditions de température et de pression appropriées, un pouvoir de dissolution accru vis-à-vis de l'artémisinine, tout en limitant considérablement les risques de dégradation de ce composé, qui, comme il a déjà été mentionné ci-dessus, est sensible à l'action des solvants organiques. L'artémisinine obtenue grâce au procédé selon l'invention, est conséquemment plus pure puisqu'elle ne contient quasiment pas de produits de dégradation résultant de l'agression par un solvant. Par ailleurs, un tel procédé permet d'obtenir des extraits plus concentrés en artémisinine que les extraits obtenus par les méthodes classiques d'extraction telles que l'extraction soxhlet. Enfin, alors que de telles méthodes classiques nécessitent des temps d'extraction très longs (de l'ordre de 48h), l'extraction jusqu'à épuisement peut être menée, grâce au procédé selon l'invention, en un temps notablement plus court ( de l'ordre de 1H30). Avantageusement ledit fluide d'extraction est du CO2, utilisé dans l'étape a) soit sous forme de fluide supercritique, soit sous forme de liquide sous pression. Ce produit présente en effet les avantages d'être peu onéreux, d'être facilement disponible et d'être exempt de tout effet toxique. Bien que le procédé selon l'invention puisse tout à fait être mis en oeuvre en l'absence de tout solvant, ledit fluide d'extraction comprend, selon une variante de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, au moins un co-solvant. Préférentiellement, ce co-solvant est compris dans ledit fluide d'extraction à raison d'au plus 20 % en poids. Une telle faible proportion pondérale de co-solvant, conduit à un extrait ne risquant pas de présenter des quantités trop importantes et gênantes de solvant résiduel. Egalement préférentiellement, ledit co-solvant est choisi dans le groupe constitué par l'eau et les solvants organiques. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, ledit co-solvant est constitué d'éthanol ou d'eau ou d'un mélange de ces deux composés. Selon un aspect préférentiel de l'invention, ledit fluide d'extraction est constitué par du gaz carbonique possédant au cours de l'étape a) une température comprise entre 10 C et 100"C et une pression comprise entre 60 et 500 bars. Lorsque le procédé selon l'invention est mis en oeuvre en présence d'un co-solvant, le gaz carbonique utilisé peut présenter, au cours de l'étape a), une température comprise entre 30"C et 60 C et une pression comprise entre 150 et 300 bars. L'étape c) consistant à séparer l'extrait contenant l'artémisinine dudit fluide d'extraction peut être menée à bien de différentes façons. Selon une première variante, cette étape c) est effectuée en abaissant la pression dudit fluide d'extraction sans modifier sa température. Selon une autre variante, cette étape c) est effectuée en piégeant ledit extrait sur un support liquide ou solide dans au moins un séparateur ou avantageusement dans au moins deux séparateurs montés en série dont les températures ne sont pas nécessairement identiques. De tels séparateurs peuvent, également avantageusement, être constitués par des cyclones. Préférentiellement, ledit fluide d'extraction est recyclé à l'issue de l'étape c) consistant à séparer l'extrait contenant l'artémisinine et ledit fluide d'extraction. Ce recyclage peut être effectué, à l'issue de l'étape c), en modifiant de nouveau les conditions de pression et/ou de température du fluide d'extraction, afin de le ramener sous forme de fluide sous pression pouvant être utilisé pour l'étape a). Par exemple, le fluide peut être comprimé à l'issue de l'étape c) et ensuite refroidi. Selon une autre variante, ce fluide peut-être refroidi pour être condensé puis pompé et réchauffé pour l'amener aux conditions de pression et de température le rendant utilisable au cours de l'étape a). Selon une variante particulièrement intéressante, le végétal utilisé est constitué par Artemisia annua L. Son extraction à partir de ce végétal présente un grand intérêt, puisque celui-ci en renferme des quantités relativement importantes (0,15% à 0,30% en poids). L'invention concerne également l'artémisinine obtenue grâce au procédé selon l'invention. Ce composé présente en effet la particularité d'être beaucoup plus pur que l'artémisinine obtenue grâce aux procédés de l'état de la technique. Enfin, l'invention concerne également les compositions thérapeutiques comprenant, en tant que principe actif, de l'artémisinine obtenue selon un tel procédé, compositions qui sont susceptibles de montrer une plus grande efficacité, compte-tenu de la pureté du composé obtenu grâce à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. L'invention sera plus facilement comprise grâce à l'exemple de réalisation du procédé qui va suivre en référence aux dessins dans lesquels: - la figure 1 représente un organigramme montrant les différentes étapes du procédé d'extraction - la figure 2 représente une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. En référence à la figure 1, le procédé d'extraction de l'artémisinine comprend quatre étapes principales a, b, c, d et une étape facultative e. Lors de la première étape a, la plante dont on veut extraire l'artémisinine est mise, préférentiellement sous forme sèche et broyée, en contact avec un fluide d'extraction. Ce fluide peut être constitué par un liquide sous pression ou par un fluide supercritique et avantageusement par du C02 supercritique. Cette mise en contact permet le passage progressif de l'extrait de la plante contenant l'arté~isi- nine dans le fluide d'extraction. Après un temps T, prédéterminé notamment en fonction de la nature du fluide d'extraction et de celle de la plante utilisée, le fluide d'extraction est séparé de la plante lors d'une étape b. Cette étape peut être par exemple menée à bien en évacuant le fluide d'extraction de l'extracteur dans lequel a été menée l'étape a de mise en contact de la plante avec ce fluide. A l'issue de cette deuxième étape b, la pression et la température du fluide d'extraction sont modifiées de fanon à abaisser fortement le pouvoir solvant du fluide d'extraction à l'égard de l'artémisinine, ce fluide étant alors vaporisé. I1 est ensuite aisé de récupérer l'extrait, lors d'une étape subséquente d, sous forme liquide, solide ou pâteuse. D'une façon facultative, le fluide d'extraction peut être recyclé en modifiant de nouveau ses conditions de pression et de température au cours d'une étape e, de façon à ce qu'il présente des caractéristiques le rendant utilisable dans l'étape a. Le procédé selon l'invention a été utilisé pour extraire de l'artémisinine à partir de fleurs, de feuilles, de tiges et de racines d'Artemisia annua L grâce à l'installation représentée schématiquement à la figure 2. Parallèlement, l'extraction de ce composé a été menée, à des fins de comparaison, par un procédé d'extraction classique par soxhlet en présence d'hexane. 1) Extraction par CO2 supercritique L'installation pour la mise en oeuvre du procédé comprend un extracteur 1 sur lequel est branchée une canalisation 2 d'amenée de CO2 à un débit de 12,8 kg/h. Des moyens 3 de modification de la pression et de la température du C02 alimenté, permettent de conférer à celui-ci une pression de 280 bars et une température de 50"C le rendant supercritique. Des moyens 4, 10 et Il situés à la sortie de l'extracteur 1 et entre les séparateurs 5 et 6, et 6 et 7 permettent de réduire la pression du fluide d'extraction contenant l'extrait d'artémisinine du résidu végétal, une fois l'opération d'extraction effectuée. Ce fluide d'extraction est amené au niveau de trois séparateurs 5, 6, 7 au niveau desquels il subit donc une modification des conditions de pression et de température permettant la diminution de son pouvoir solvant à l'égard de l'artémisinine. Les séparateurs 5, 6,7 sont constitués par des cyclones. Le moyen 4 permet d'amener le fluide d'extraction à une température de 25 degrés et à une pression de 80 bars dans le premier séparateur 5. Les moyens 10 et 11 amènent le fluide à une température de 50 degrés et à une pression de 50 bars dans les deuxièmes et troisièmes séparateurs 5 et 6. L'installation comprend par ailleurs des moyens 8 installés à la sortie du dernier séparateur 7 permettant de modifier les conditions de pression et de température du fluide d'extraction débarrassé de l'artémisinine extraite de façon à pouvoir le recycler vers un réservoir 12 par une canalisation 9 pour être réutilisé par les moyens 3. L'extraction est menée pendant une durée de 90 minutes. Pour une quantité de fluides d'extraction totale de 93,6 kilos de C02 par kg de charge sèche, on obtient un rendement en extrait de 4,33 % en poids. L'artémisinine présente dans l'extrait obtenu est dosée par chromatographie en phase aqueuse et révèle la présence de 3,72 % en poids d'artémisinine dans l'extrait. Extraction par soxhlet L'extraction a été menée à partir de 80g de matière première (Artémisia annua L.) en présence de 800ml d'hexane maintenus à reflux pendant 48 heures. Après évaporation de l'hexane 6,28g d'extrait ont été récupérés (soit pour un kilo de plantes séchées 8,87%). Toutefois, la concentration de l'extrait en artémisinine dosée par chromatographie en phase gazeuse a révélé que celui-ci ne contenait que 1,86% en poids de ce composé. Les résultats obtenus lors de l'extraction traditionnelle par l'hexane puis lors de l'extraction par CO2 supercritique selon l'invention sont condensés dans le tableau 1 Poids de artémisinine I'extrait 601 Q.extraites Concentration Extraction traditionnelle par l'hexane 88,7 g 1,65 g 1,86 % Extraction par C02 supercritique 43,3 g t61 g 3,72 % Tableau 1 On peut constater que le procédé selon l'invention permet d'obtenir en un temps considérablement plus court (90 minutes au lieu de 48 heures) des quantités similaires d'artémisinine soit la totalité de l'artémisinine présente (1,65g dans le cas de l'extraction traditionnelle et 1,61g dans le cas de l'extraction par C02 supercriti que). De plus, les extraits obtenus sont deux fois plus riches en artémisinine dans le cas de l'extraction par C02 supercritique, ce qui confirme l'intérêt du procédé selon l'invention qui permet d'obtenir cette substance anti-paludéenne dans des conditions meilleures que celIes de l'état de la technique. L'installation comprend par ailleurs des moyens 8 permettant de modifier les conditions de pression et de température du fluide d'extraction débarrassé de l'artémisinine extraite de façon à pouvoir les recycler vers l'extracteur 1 par une canalisation 9. Le présent exemple de réalisation de l'invention n'a pas pour objet de réduire la portée de celle-ci. II pourra être notamment mis en oeuvre d'autres fluides d'extraction que le C02 supercritique. REVENDICATIONS 1. Procédé d'extraction d'artémisinine à partir d'au moins un végétal renfermant ce composé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) mettre en contact ledit végétal en présence d'un fluide d'extraction sous pression b) séparer ledit fluide d'extraction contenant au moins une partie de l'artémisinine dudit végétal; c) séparer l'extrait contenant l'artémisinine dudit fluide d'extraction en modifiant les conditions de température et/ou de pression dudit fluide, de façon à abaisser son pouvoir solvant et à le vaporiser; d) récupérer l'extrait contenant l'artémisinine. 2. Procédé d'extraction selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit fluide d'extraction utilisé se présente, au cours de l'étape a), sous forme d'au moins un composé liquide sous pression possédant une pression inférieure ou supérieure à la pression critique dudit composé et une température inférieure à la température critique dudit composé. 3. Procédé d'extraction selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fluide d'extraction utilisé se présente, au cours de l'étape a), sous forme d'au moins un composé dans des conditions supercritiques de pression et de température. 4. Procédé d'extraction selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ledit fluide d'extraction est du CO2. 5. Procédé d'extraction selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ledit fluide d'extraction comprend au moins un co-solvant. 6. Procédé d'extraction selon la revendication 5 caractérisé en ce que ledit co-solvant est compris dans ledit fluide d'extraction à raison d'au plus 20 % en poids. 7. Procédé d'extraction selon les revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que ledit co-solvant est choisi dans le groupe constitué par l'eau et les solvants organiques. 8. Procédé d'extraction selon la revendication 7 caractérisé en ce que ledit co-solvant est constitué d'méthanol ou d'eau ou d'un mélange de ces deux composés. 10. Procédé d'extraction selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit fluide d'extraction est constitué par du gaz carbonique possédant au cours de l'étape a) une température comprise entre 10 C et 100 C et une pression comprise entre 60 et 500 bars. 11. Procédé d'extraction selon l'une des revendications 5 à 8 caractérisé en ce que ledit fluide d'extraction est constitué par du gaz carbonique possédant au cours de l'étape a) une température comprise entre 3()oC et 800C et une pression comprise entre 150 et 300 bars. 12. Procédé d'extraction selon l'une des revendication 1 à 11 caractérisé en ce que ladite étape c) consistant à séparer l'extrait contenant l'artémisinine dudit fluide d'extraction est effectuée en abaissant la pression dudit fluide d'extraction sans modifier sa température. 13. Procédé d'extraction selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que ladite étape c) consistant à séparer l'extrait contenant l'artémisinine dudit fluide d'extraction est effectuée en piégeant ledit extrait sur un support liquide ou solide dans au moins un séparateur. 14. Procédé d'extraction selon la revendication 13 caractérisé en ce que ladite étape c) consistant à séparer l'extrait contenant l'artémisinine dudit fluide d'extraction est effectuée grâce à un ou plusieurs séparateurs montés en série pouvant présenter des températures différentes. 15. Procédé d'extraction selon l'une des revendications 13 ou 14 caractérisé en ce que ledit séparateur ou lesdits séparateurs sont constitués par un ou plusieurs cyclones. 16. Procédé d'extraction selon l'une des revendications 1 à 15 caractérisé en ce que ledit fluide d'extraction est recyclé à l'issue de l'étape c) consistant à séparer l'extrait contenant l'artémisinine et ledit fluide d'extraction. 17. Procédé d'extraction selon l'une des revendications 1 à 16 caractérisé en ce que ledit végétal est constitué par Artemisia annua L 18. Artémisinine caractérisée en ce qu'elle est obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 à 17. 19. Composition thérapeutique comprenant de l'artémisinine obtenue en mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 17.