Brevet FR2784689A1 — publié le 20000421

PROCEDE D'ELABORATION DE SITES BIOMINERAUX PRE-OSSEUX, DE TISSUS BACTERIO-SILICEUX A USAGE BIOELECTRONIQUE, DE SUBSTANCES CONNEXES UTILISABLES EN MINERALOTHERAPIE La présente invention concerne un procédé de production industrielle de substances et/ou structures biominérales naturelles ou artificielles, par voie microorganique, ainsi que les substances ainsi obtenues, susceptibles d'tre utilisées en médecine, bioélectronique, minéralothérapie, pharmacie, droguerie, cosmétologie, et parfumerie. Plus particulièrement, I'invention vise un procédé d'élaboration de sites pré-osseux, de tissus bactério-siliceux à usage bioélectriques, de substances connexes utilisables en minéralotherapie. On connait par la demande de brevet n 95 048300 un procédé de fabrication de calcaire par biominéralisation, à usage médical. La présente invention permet de fabriquer des substances organominérales par voie biologique afin d'améliorer à la fois la structure et la composition biochimique et/ou biologique des substances naturelles et/ou artificielles, notamment phytologiques. Un autre but de la présente invention est de permettre un dosage précis des substances obtenues. Le procédé selon l'invention fait appel à des micro-organismes minéralisateurs, c'est-à-dire capables de produire des biominéralisations dans un environnement approprié. La biominéralisation réalisée in-vitro ou in-situ dans les structures végétales résulte des activités symbiotiques naturelles de micro-organismes minéralisateurs, qui peuvent provenir de toute source adéquate végétale et tre incorporés aux structures phytologiques dans des conditions déterminées. L'invention permet de produire des substances naturelles, minéralisées convenablement dosées, tant en éléments majeurs (calcium, magnésium, phosphore, potassium, sodium), qu'en oligo-éléments (fer, cuivre, fluor, iode, zinc, manganèse, chrome, nickel, cobalt, soufre, or, argent). Les substances produites, phospato-carbonatées, sont utilisables pour des traitements médicaux et/ou paramédicaux, grâce à leur composition chimique et å leur structure particulière d'origine biologique, et les substances siliceuses, amorphes ou cristallines, pour d'autres traitements (tels que les greffes), grâce à un apport de silice d'origine biologique, mais également pour des applications bioéiectroniques propices au développement des ordinateurs biologiques à base de silicium bactérien. L'invention se réfère à un procédé de production de substances biominerales naturelles ou artificielles, à usage médical, paramédical, thérapeutique, phytothérapeutique, bioé ! ectronique, et/ou en minéralothérapie, consistant à préparer un matériau minéral synthétisé par au moins un micro-organisme à pouvoir mineralisateur cultive dans un milieu approprié, ledit micro-organisme étant apte à synthétiser une matière minérale principalement à propriétés calciques, phosphatocalciques et/ou siliciques, la matière biominerale ainsi produite, éventuellement ensuite dosée en éléments majeurs ou oligo-éléments, étant apte à favoriser, dans le domaine médical, par sa structure particulière les développements osseux (néo-ossification), et dans le domaine bioelectronique les greffes organosiliciques, et le développement des ordinateurs biologiques a base de silicium bactérien. Les oligo-éléments d'accompagnement ont également une origine biologique. Le procédé de l'invention permet de favoriser la création de substances notamment phytologiques déterminées. Le procédé consiste à utiliser des micro-organismes aptes à fixer du calcium, calcium magnésien, phosphore, magnésium, carbonate de calcium phosphate, aluminium, manganèse, fer, silice ou autres substances intervenant à doses infinitésimales et que l'on retrouve sous forme naturelle de sucs, visibles à !'état figure notamment dans les cellules. Voir photographie n 1. montrant des Sucs visibles à l'état figuré dans des cellules végétales. Les sucs plus ou moins cristallisés sont édifiés par des bactéries minératisatrices. La matière est éventuellement inactivée, selon l'application. Par"matière inactivée", on comprend une matière dénuée de toute activité biologique et/ou biominératisatrice, bien qu'elle n'ait aucune ou soit dénuée de toute activité microbiologique pathogène. Le procédé selon l'invention est utilisable avec des micro-organismes eVou des cellules, d'origine végétale, seules, ou en association symbiotique ou autre, minéralisés, minéralisateurs ou susceptibles d'tre minéralisées. Ces micro-organismes minéralisateurs peuvent tre multipliés a l'intérieur de ces cellules ou en tre extraits et multipliés in vitro, en mono ou multicouches, constituant alors de véritables tissus ou sous forme d'agrégats polymorphes. Les micro-organismes minéralisateurs presents (calcifiants, eVou silicifiants eV ou autres) participent, par des échanges symbiotiques ou d'autres natures, à la minéralisation et à la création de structures minérales typiques dans leur agencement spatial ou cristallin. Voir photographies n 2 et 3 montrant la multiplication des microorganismes intracellulaires (A) ou in vitro (B) et par conséquent des biominéraiisations. Ce phénomène, base du procédé de l'invention, est source de précipités non seulement calciques eVou siliciques mais aussi magnésiens, ferromanganiques, fluorés, barytes et autres. La structure sélectionnée est cultivée in vivo dans un milieu de culture nutritif approprié connu. En vue d'une application particulière, on incorpore, à l'un eVou l'autre des composants tels que le milieu de culture, la biomasse, la matière minérale obtenue, un agent de cohésion et/ou de texture, de préférence métallique tel que calcium, magnésium, silicium, baryum, sodium, fluor, aluminium, fer, manganèse, zinc, ou organique tel que collagène, mucopolysaccharide et/ou composé poly-cellulosique eV ou biopolymère. On peut également incorporer une substance colorante de nuance prédéterminée. Par ailleurs, le procédé peut inclure : + une phase de déshydratation totale ou partielle du ou des sels d'inactivation, au moins partiellement effectuée par filtrage, centrifugation, traitement thermique et/ou cryogénique ; et/ou + une phase de fragmentation ; Les phases d'inactivation, de déshydratation et de fragmentation sont au moins partiellement effectuées simultanément. II est prévu une phase de conditionnement dans un emballage approprié, de la matière minérale qui constitue un produit fini. L'invention sera bien comprise de la description qui suit se à des exemples de mise en oeuvre, donnés seulement à titre illustratif et non limitatif. EXEMPLE 1 Sites biominéraux pré-osseux à usage extemporané On cultive de façon symbiotique plusieurs micro-organismes bactériens minéralisateurs, et plus particulièrement cinq bactéries à savoir Bacillus Cereus, Bacillus Licheniformus, Bacillus et Pseudomonas silicifiants, Allobacterium en milieu nutritif liquide glucose (10g), peptone (20g), chloruré (10g NaCI), avec extrait pancréatique (5g) acétate de calcium (10g), dans 1000ml d'eau distillee. On contrôle la biocristallisation en examinant les cultures en lumière polarisée et les prélèvements cristallins se pratiquent, soit par centrifugation du milieu de culture liquide soit par prélèvement direct en surface des milieux de culture solides. L'analyse des poudres obtenues permet de déduire la constitution chimique et la forme cristalline des substances qui les composent. On constate que le calcium est sous forme de carbonate phosphaté (bioapatite) stable. Cette forme phosphatée de bio-carbapatite bactérienne peut tre utilisée comme inducteur et précurseur d'ossification ; comme agents de la reminéralisation ; notamment comme recalcifiant lors des accidents osseux et des greffes osseuses. Ces biocarbonates de calcium phosphatés possèdent une structure poreuse spécifique avec des dispositions annulaires, sous forme de biocristaux qui constituent également des travées, qui préfigurent les dispositions spatiales des futures cellules osseuses. Ces biomatériaux phosphato-calciques, compte tenu de leur porosité, peuvent incorporer un agent de cohésion ou texture, de préférence un liant notamment métallique tel que calcium, magnésium, silicium, baryum, sodium, fluor, aluminium, fer, manganèse, zinc, ou organique tel que collagène, muco-polysaccharide et composé poly-cellulosique, et surtout les polymères biorésorbables. Avantageusement, les proportions et la composition dudit agent de cohésion et/ou de texture sont optées pour que la matière finale présente une structure, une dureté ou élasticité prédéterminée. Voir photographies n 4 à 16 : Photographie n 4-monocristal d'apatite biologique, construit par des bactéries. Photographie n 5 : Travées cristallines biologiques phosphato-calciques. Photographies n 6,7,8 : Divers stades de minéralisation de substrats pré-osseux . Photographies n 9 à 16 Divers aspects de biomatériaux phosphatocalciques préfigurant les dispositions spatiales des futures structures osseuses. Ces biomatériaux calcaires présentent des développements spatiaux plans bourgeonnant et des édifices cristallins de type"tenon/mortaise" aptes à favoriser l'ancrage par exemple de greffons pré-osseux ou osseux. Voir photographies n 17 à 21. Photographies n 17 à 19 : Bourgeonnements sphéruiitiques ou pseudosphérulitiques biocristallins. Photographie n 20 : Biocristaux d'ancrage type tenon-mortaise . Photographie n 21 : Edifices cristallins biogènes labyrinthiques. EXEMPLE 2 Biomasse ca) cique à usaae en minéraiothérapie On cultive en fermenteur une souche unique de Bacillus megaterium et on aboutit à un minéralisation optimale du calcium et à un ensemble d'oligoéléments tels que le magnésium (Mg 2+) l le manganèse (Mn2+), 1e fer (Fe2+), le zinc (Zn 2+), le cuivre (Cu 2+), le soufre, etc, est obtenue dans les conditions suivantes : Eau distillee........ 1 000 grammes Glucose........ 5 g Peptone de caséine10 10g MgS04, 7H20....... 0,05 g Nacl....... 0, 05 g FeS04....... 0, 05 g MnS04H20........ 0, 05 g NH4N03....... 0, 05 g NH4) 2ho4..... 0,05 g NH4) 2su4...... 0, 5 g Na2SO4....... 0,05 g Antimousse (Goldsmith)...... 0,1% /a Le Cas) 2 (95%) est stérilisé séparément et est ajouté à raison de 2 à 3 gel lors de l'inoculation du fermenteur. On fixe et on régule le pH du milieu de la culture à 7, en utilisant une solution de KOH (3N) à titre de base, et ce uniquement lors de la phase d'acidification. Lors de la phase d'alcalinisation, le pH du milieu n'est pas régulé. -Aération : 1Wm -Agitation 200rpm Les photographies n 22 et 23 montrent l'évolution en fermenteur de la minéralisation d'un Bacillus megaterium et aspects de la biomasse minérale. La figure 3 présente l'évolution, en fermenteur, (A) de la croissance de la souche Bacillus megaterium, (B) du pH et de la concentration extracellulaire en calcium (ppm) en fonction du temps (culture menée à 30 C dans un volume de 11 litres, sous une aération de 1 Wm et une agitation de 200 rpm). La figure 4 présente révolution, en fermenteur, de la croissance de la souche Bacillus megaterium et du contenu cellulaire en calcium en fonction du temps. La culture est menée à 30 C dans un volume de 13 litres, sous une aération de 1 Wm et une agitation de 250 rpm). Température d'incubation : 30 C et biominéralisation favorisée à 22 C, le temps de culture étant de 48 à 52 heures. Ce calcium sous forme carbonatée calcitique est susceptible d'tre utilise comme calcium biologique, plus aisément assimilable que le calcium physico-chimique disponible de manière connue, pour prévenir et/ou traiter de nombreuses affections en médecine : effet protecteur du calcium dans la prévention du cancer colo-rectal ; constituant essentiel de l'os (lié au phosphore et au magnésium) dont il assure la croissance, la solidité et t'entretien du squelette, role important dans la coagulation du sang, la prévention hémorragique et la régulation du rythme cardiaque ; favorise le bon fonctionnement des cellules, musculaires, nerveuses. C'est un agent antitétanique mais aussi un sédatif des douleurs gastriques et un antidiarrhéique ou autre. EXEMPLE 3 Silicium biocristallin : Tissus bactériosiliceux à usage bioélectronique On obtient, par culture in vitro en symbiose de deux ou trois microorganismes bactériens minéralisateurs en silice, issus d'un Equisetum (Bacillus et Pseudomonas silicum silicifiants, entre autres), sur milieu solide et/ou silicique liquide, des formes cristallines automorphes (présentant des formes propres avec des faces) ou xénomorphes (sans formes définies), et également des biomasses sous forme de tissu cellulaire ou de biofilm minéralisés siliceux. Les individus bio-cristallins isolés (silicium en prisme à base hexagonale) et/ou les tissus bactério-siliceux sont à mme, dans le domaine de la bioélectronique, de permettre les greffes organosiliciques et l'essor des ordinateurs biologiques, l'unité silicique étant un corps bactérien autosilicifié. Voir les photographies n 24 à 55. Photographies 24 à 27 : Bactéries symbiotes silicieuses vivants près des stomates d'un Equisetum. Photographies n 28 et 29 : amas siliciques biogènes pétaloïdes. Photographies n 30 à 35 : Aspects typiques des bactéries silicifiantes bioconstructices d'amas et revtements siliceux. Photographies n 36 et 37 : Biocristaux de silicium. Photo 38 : Bactéries sécrétives de silice. Photo 39 : Baguettes et fibres biosilicieuses. Photographies n 40 à 43 : Tissus bactério-silicieux : on reconnaît les corps bactériens silicifiés dans un mucilage protéique, polysacharidique complexe d'aspect tissulaire. Photographies n 44 à 47 : Variétés de bactéries silicifiantes à l'oeuvre. Photographies n 48 à 52 : Divers stades de silicifications étoilées d'origine bactérienne (aspects en doigts de gant). Photographies n 53 à 55 : Diversité des bactéries minéralisatrices de la silice. De telles bactéries siliceuses sont particulièrement aptes à véhiculer les informations dont le transport était jusque là réservé au silicium obtenu par voie physico-chimique. Les bactéries du silicium ouvrent la voie aux biosynthèses siliciques et, de par leur taille infra-micrométrique, aux véhicules biologiques d'informations cellulaires eVou électroniques. Les biomasses obtenues par culture in vitro de plusieurs microorganismes minéralisateurs siliciques sont sources de suspensions biominérales, qui séchées, mélangées, malaxées, et éventuellement inactivées, constituent des poudres de composition adaptée à la demande et éventuellement colorées, susceptibles d'tre utilisées en minéralothérapie. EXEMPLE 4 Elaboration de sucs biominéraux phytiques Voir les photographies n 2 et 3 montrant la multiplication des microorganismes intracellulaires (A) ou in vitro (B) et par conséquent des biominéralisations. Voir les Figures 1 et 2 montrant l'analyse à la microsonde (O. R. T. E. C.) des biominéralisations qui revte des cortèges minéraux variés, par exemple : Ca, Si, Al, Fe, Na, Cr ; Na, al, Si, Ca, Fe ; K, magnésium Mg ; Si, AI fluor (F), al, Si Ti, ; Al, Si, Cl, Ca ; K, AI, P ; La figure 1 montre un pic de Si, et la figure 2 montre un pic de Ca. L'invention comprend également la culture de biomasses en présence de cellules végétales ou autres substrats susceptibles d'tre minéralisés ou surminéralisés. Les substances minorâtes à usage médical et/ou para médical, ainsi réalisées, sont indépendantes des changements de l'environnement naturel extérieur, permettant des dosages médicaux et ou para médicaux précis, permettant chacune ou en association de subvenir à des carences nutritionnelles et/ou pathologiques, et permettant encore des traitements médicaux notamment phytothérapiques. Ces micro-organismes naturels présents notamment dans le règne végétal sont cultivables de façon abondante dans des fermenteurs du commerce avec des milieux nutritifs appropries connus de I'homme de fart. La matière finale peut tre une gélule, un comprimé, une crème, un granulé, une suspension, un soluté ou un aérosol. REVENDICATIONS 1. Procédé de production de substances biominérales naturelles ou artificielles, å usage medical, paramédical, thérapeutique, phytothérapeutique, bioélectronique, etfou en mineralothérapie, consistant à préparer un matériau minéral synthétisé par au moins un micro-organisme à pouvoir minéralisateur cultivé dans un milieu approprié, ledit micro-organisme étant apte à synthétiser une matière minérale principalement à propriétés calciques, phosphato-calciques et/ou siliciques, la matiere biominérale ainsi produite, étant apte à favoriser, dans le domaine médical, par sa structure particulière les développements osseux (néo-ossification), et dans le domaine bioélectronique les greffes organosiliciques, et le développement des ordinateurs biologiques à base de silicium bactérien. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière biominéraie obtenue est ensuite dosée en éléments majeurs ou oligo éléments. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de préparation de la base comporte une phase consistant à cultiver le micro-organisme durant une période et dans un milieu tels qu'au moins une partie dite"biomasse"dudit matériau est produite ou synthétisée par ledit micro-organisme. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la substance biominérale obtenue est du calcium, de apatite ou de la silice. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le micro-organisme comprend au moins une bactérie provenant du règne végétal. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la souche est du Bacillus Megaterium, Bacillus Cereus, ou Bacillus Licheniformis, ou une combinaison de ceux-ci. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le microorganisme est un microorganisme bactérien minéralisateur de silice issu d'un Equisetum. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de transformation de la matière obtenue en une matière minérale inactivée. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit microorganisme est cultivé in vivo ou in vitro, en fermenteur. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on incorpore à la matière minérale obtenue, un agent de cohésion ou de texture comprenant notamment du calcium, magnésium, silicium, baryum, sodium, fluor, aluminium, fer, manganèse, zinc, ou organique tel que collagène, muco-polysaccharide et composé poly-cellulosique ou biopolymère. 11. Matière minérale obtenue par le procédé selon l'une des revendications précédentes à usage extemporané dans le domaine médical, paramédical, thérapeutique, phytothérapeutique, bioélectronique, et/ou en minéralothérapie. 12. Matière selon la revendication 11, caractérisée en qu'elle présente des propriétés calciques, phosphato-calciques et/ou siliciques, et est apte à favoriser, dans le domaine médical, par sa structure particulière les développements osseux (néo-ossification), et dans le domaine bioélectronique les greffes organosiliciques, et le développement des ordinateurs biologiques à base de silicium bactérien.