Brevet FR2961092A1 — publié le 20111216

Compositions de dérivés polyphénoliques et leurs applications comme bactéricide et fongicide L'invention a pour objet des compositions de dérivés polyphénoliques, telles qu'obtenues par un procédé spécifique permettant de préparer, directement à partir des plantes, des extraits modifiés aux propriétés bactéricides et fongicides renforcées. Elle concerne également le procédé spécifique d'obtention de ces compositions ainsi que leurs applications, notamment, dans les domaines cosmétique, alimentaire et thérapeutique, tout particulièrement en tant que conservateurs. En raison de leurs larges spectres antimicrobien et antifongique, les parabènes se sont imposés comme conservateurs dans la majorité des produits 15 cosmétiques et diététiques, et plus encore, dans les médicaments. Les parabènes répondent à la formule (A) : O R OH (A) Il s'agit de dérivés de l'acide parahydroxybenzoïque estérifié par un alcool. 20 Les parabènes diffèrent les uns des autres par la nature du groupe R caractéristique de cet alcool. Plusieurs études ont mis en cause l'utilisation des parabènes, pour leurs effets toxiques sur la santé humaine, liés à leur capacité à interagir avec les récepteurs aux oestrogènes. Cependant, la question fait encore largement débat, du fait de résultats 25 contradictoires. Les conservateurs restant indispensables pour inhiber le développement des bactéries et/ou des champignons, plusieurs parabènes (esters de méthyle, éthyle, propyle, et même butyle) restent autorisés officiellement (comme conservateurs de médicaments, notamment), mais en mélange, car ils agissent en synergie, ce qui permet de diminuer les doses utiles. Des composés de remplacement sont cependant activement recherchés. Il s'agit de disposer de conservateurs au moins équivalents aux parabènes, mais qui n'en présenteraient pas les effets négatifs. Ainsi, des alcools gras ou des huiles essentielles, ont-ils été proposés. Mais ces alternatives ne constituent pas une solution entièrement satisfaisante, car elles posent d'autres problèmes, comme celui de présenter aussi des effets secondaires indésirables dus, par exemple, à leur pouvoir allergisant. Les inventeurs sont partis de l'hypothèse que des vinylogues des parabènes (formule (B)) posséderaient les mêmes propriétés antibactérienne et antifongique. Il s'agit donc de dérivés dont la structure comporte au moins une double liaison supplémentaire insérée entre la fonction « para-hydroxyle » et la fonction « ester carboxylique ». Plusieurs types d'insertions sont possibles, mais pour conserver les propriétés antibactérienne et antifongique, le(s) groupement(s) vinyle(s) supplémentaire(s)) doi(ven)t être localisé(s) entre l'hydroxyle et la fonction ester (vinylogie de type 1 : formule (C)), et/ou la fonction alcool de l'ester carboxylique (vinylogie de type 2 : formule (D)). Parabènes (conservateurs) vinylogues de parabènes (conservateurs) HO HO H(O type 1 . fonction ester O O-R - type 2 ;` H iO fonction para-hydroxyle ; vinylogie type 2 O O-R (B) vinylogies possibles Dans le plus(C) (D) (E) esters vinylogues d'ac. para-hydroxybenzoïques para-hydroxycinnamates simple des cas, il s'agit de dérivés de l'acide para- hydroxycinnamique (acide p-coumarique, formule (E)) ou de l'acide caféique, Leurs esters, d'origine naturelle ou préparés par hémisynthèse, font d'ailleurs l'objet de publications indiquant qu'ils possèdent de telles propriétés. Les recherches des inventeurs dans ce domaine ont conduit à mettre en évidence l'intérêt d'avoir recours, comme conservateurs, à des compositions de dérivés polyphénoliques, telles qu'obtenues par application directe, sur des végétaux choisis pour leur richesse en polyphénols, d'un procédé spécifique. L'invention a donc pour but de fournir des compositions de dérivés polyphénoliques dotées de propriétés antibactérienne et antifongique. Elle vise également le procédé d'obtention de telles compositions qui comprend systématiquement une étape préalable à l'extraction de « macérationfonctionnalisation » du végétal sélectionné. Au cours de cette étape, les polyphénols naturels (tels que les acides phénols, les anthocyanes, les flavonoïdes, les isoflavonoïdes, les coumarines, les chalcones, ...) sont soumis à des conditions d'estérifications et/ou de transestérifications, visant à accroître la formation des esters vinylogues de parabènes, à partir de leurs précurseurs naturels. Selon encore un autre aspect, l'invention vise la mise à profit des propriétés antibactérienne et antifongique de ces compositions de dérivés polyphénoliques dans des applications à titre de conservateurs, notamment dans les domaines cosmétique, alimentaire et thérapeutique. Chaque composition selon l'invention, utilisable en tant que conservateur, comporte en combinaison au moins deux dérivés répondant à la formule générale (I) . vinylogie type 2 -1 O-R fn= 0, 1, 2, ... O R1 (I) dans laquelle : - m représente un nombre entier de 0 à 9, différent de 0 si n= 0 - n représente un nombre entier de 0 à 9, différent de 0 si m= 0 - R représente : ^ un hydrogène un radical alkyle en C1-C22, linéaire, ramifié, cyclique, saturé ou insaturé un résidu d'alcool linéaire, cyclique saturé ou insaturé en C3-C22, un résidu d'oside ou d'oligoside un résidu d'acide-alcool un résidu aromatique ou polyaromatique - R' représente : un hydrogène un radical alkyle en C1-C22, linéaire, ramifié, cyclique, saturé ou insaturé un résidu d'oside ou d'oligoside un résidu d'acide-alcool un résidu aromatique ou polyaromatique - R2 représente : un hydrogène un ou plusieurs substituants identiques ou différents occupant une ou plusieurs des quatre positions libres sur le groupe parahydroxyphényle, parmi : o alkyle en C1-C22, linéaire, ramifié, cyclique, saturé ou insaturé o un éther de sucre, o un résidu d'oligoside, o un éther ou un ester d'acide-alcool o un éther ou un ester aromatique. Plus particulièrement, les substituants de la formule (I) présentent les significations suivantes : « radical cyclique en C3-C6 » comprend l'acide shikimique « résidu de sucre » comprend un résidu de glucose, galactose, rhammose « oligoside », comprend le rutinose « résidu d'acide-alcool » comprend un résidu d'acide malique ou lactique « résidu aromatique » comprend un acide-phénol ou un polyphénol. 30 « acide-phénol » comprend avantageusement l'acide gallique, l'acide cinnamique, l'acide caféique et « polyphénol » comprend phloroglucinol, resvératrol, catéchine. Les compositions de l'invention sont avantageusement obtenues selon un premier procédé, dit « AcOEt », défini ci-dessous : ^ dans une première étape A, une délipidation d'une poudre de matière végétale est réalisée, selon la nature de la partie de plante sélectionnée : o par un solvant organique tel que l'hexane, l'éther de pétrole, voire, le dichlorométhane ; o par traitement par les « fluides supercritiques » : dans le cas de parties de plantes riches en pigments (feuilles, ...) ou en arômes (huiles essentielles, ...), cette délipidation pouvant être réalisée en même temps que la décoloration et la désaromatisation, puis la poudre délipidée est séchée ; ^ la deuxième étape B, dite de « macération-transestérification », constitue la partie spécifique du procédé d'obtention des compositions de l'invention. Elle consiste à soumettre l'ensemble des polyphénols vinylogues d'acide p-hydroxybenzoïques présents dans la partie de plante délipidée, à des conditions favorisant la formation des esters vinylogues de parabènes, à partir de leurs précurseurs naturels. Ces conditions de macération pendant des temps allant de 2 à 24 h, de la température ambiante à 45°C, sous atmosphère inerte (azote ou argon), mettent en oeuvre systématiquement : 25 o un acide organique, tel que formique, acétique, lactique, tartrique, citrique, gallique, ..., permettant d'ajuster le pH acide de la solution de macération (catalysant les estérifications et transestérifications) o un ou plusieurs alcool(s) (aliphatique, alicyclique, phénolique), 30 jouant le double rôle de solvant extracteur et de réactif d'estérification des acides vinylogues d'acide phydroxybenzoïques, natifs ou libérés par hydrolyse sous l'effet de l'acide organique, 15 20 dans le cas d'acides-alcools (tartrique, malique, lactique, ...), ces deux premiers réactifs peuvent être confondus. o de l'eau, dans différentes proportions par rapport à l'alcool ^ la troisième étape C est la phase d'« extraction » des esters vinylogues de p-hydroxybenzoates ainsi formés. Selon les quantités et la nature de l'alcool utilisé pendant la macération, il peut être nécessaire d'ajouter un volume d'éthanol important avant d'effectuer la filtration des marcs sur verre fritté. Après évaporation de l'éthanol (sous pression réduite), la phase aqueuse résiduelle est extraite par l'acétate d'éthyle qui est concentré à siccité sous vide ; ^ La dernière étape D consiste à lyophiliser l'extrait obtenu. La poudre lyophilisée contenant les actifs « AcOEt », sera directement incorporée dans les formulations en tant que conservateurs. 15 Les compositions de l'invention sont aussi avantageusement obtenues selon le deuxième procédé dit « FSC », défini ci-dessous : ^ dans une première étape A1, une délipidation d'une poudre de matière végétale est réalisée, selon la nature de la partie de plante sélectionnée, par un solvant organique tel que l'hexane, l'éther de pétrole, voire, le dichlorométhane ; la poudre délipidée est séchée ; ^ la deuxième étape B1, correspond à l'étape B définie ci-dessus ^ la troisième étape Cl est la phase d'« extraction » des esters vinylogues de p-hydroxybenzoates ainsi formés. Avec les parties de plantes qui le permettent (absence de chlorophylle, d'huiles essentielles), elle est réalisée par traitement du macérât par des fluides supercritiques (CO2), en présence de « cosolvant » (par exemple d'éthanol) ^ La dernière étape D1 consiste à lyophiliser le résidu d'évaporation obtenu par simple détente du CO2. La poudre lyophilisée contenant les actifs, « FSC » sera directement incorporée dans les formulations en tant que conservateurs. 10 20 25 30 Avantageusement, les plantes sont choisies parmi l'artichaut, la salade, le persil, les choux, le café, les Rosacées (pommes, abricots), les fruits rouges, le thé, le cacao, la vigne, le soja, le petit houx, les Aurantiées (citron, orange, pamplemousse, ...). Les procédés extractifs comprennent les analyses CLHP et LC-MC. Les études réalisées sur les compositions définies ci-dessus ont montré que, de manière surprenante, un effet synergique était obtenu avec les dérivés de formule (I) tels qu'obtenus selon l'invention. Grâce à la structure des dérivés de la formule (I), ces compositions présentent notamment un caractère lipophile leur conférant une activité conservatrice plus importante que celle des parabènes, sans en présenter les inconvénients. Les tests d'activité ont été réalisés, après incorporation de compositions conformes à l'invention dans des produits « finis », et les résultats ont été comparés aux produits existants, contre des germes habituellement utilisés : Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Candida albicans. Ces études ont permis de démontrer que les compositions de l'invention sont actives sur un large spectre de microorganismes susceptibles de se développer en particulier, dans les produits cosmétiques, alimentaires ou dans les médicaments, sans entraîner d'effets indésirables et constituent donc un produit de grand intérêt pour remplacer les parabènes. L'invention vise donc leur utilisation comme conservateurs dans les produits cosmétiques, alimentaires, notamment diététiques et dans les médicaments. De préférence, lesdits conservateurs sont présents à raison de 0,1 à 5 % en poids par rapport au poids du produit fini. L'utilisation des compositions de l'invention comme conservateurs dans le domaine alimentaire est particulièrement appropriée pour les boissons, par exemple jus de fruits, boissons toniques, produits laitiers et dérivés comme le beurre, sous forme liquide ou encore en granulés ou analogues, gels, pâtes, par exemple dans des confiseries comme les pâtes de fruits, bonbons, pâtes à mâcher. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention sont donnés dans les exemples qui suivent dans lesquels les feuilles d'artichaut sont utilisées comme matières végétales. Dans ces exemples, il est fait référence aux figures 1 à 3, qui représentent respectivement, - la Figure 1, le spectre HMBC d'une composition de l'invention et les Figures 2 et 3, les zooms sur 2 régions. Exemples de préparations d'actifs « AcOEt » : Préparation de l'actif G 100 g de poudre de feuilles d'artichaut sont délipidées 2 fois par 600 ml de 10 dichlorométhane à chaud, 40°C pendant 15 minutes suivie d'une filtration sur büchner. La poudre séchée est ensuite macérée à température ambiante dans 1 litre du mélange éthanol / eau / acide formique (50/50/0,01 % ; v/v/v), ajustement du pH à 3,2 sous argon pendant 2 heures. Après filtration, les actifs présents dans le filtrat sont extraits par l'acétate d'éthyle (2 fois 150 ml). 15 Après regroupement, les phases organiques sont séchées sur sulfate de sodium, concentrées à sec. L'extrait est ensuite dissous dans l'eau pour sa lyophilisation. 1,27 g de poudre sont obtenus (rendement : 1,3%). Préparation de l'actif Cons1 20 10 g de poudre de feuilles d'artichaut sont délipidées 2 fois par 60 ml d'hexane pendant 2 heures suivie d'une filtration sur büchner. La poudre séchée est ensuite macérée à température ambiante dans 100 ml du mélange MeOH / eau (50/50, v/v), ajustement du pH à 2,9 avec l'acide tartrique (ajout de 2 g), sous argon à 40°C pendant une nuit. Après filtration, le méthanol est évaporé. Les actifs sont 25 ensuite extraits par l'acétate d'éthyle (2 fois 60 ml). Après regroupement, les phases organiques sont séchées sur sulfate de sodium, concentrées à sec. La quantité de l'extrait est de 90,0 mg ( rendement : 0,9 %). On peut observer la présence de plusieurs fonctions éthers/ esters 30 correspondant aux déplacements chimique suivants : Les Figures 1 à 3 donnent, respectivement, les spectres HMBC de la composition (Fig.1), et du zoom sur 2 régions (Fig. 2 et Fig.3).5 Les différentes corrélations de la partie aromatique (Fig. 2) valident la présence de dérivés comportant un noyau aromatique et le zoom sur la partie des esters et éthers (Fig.3) montre les corrélations entre les protons de ces esters/éthers et des carbonyles, ce qui montre la présence de dérivés d'acide caféique estérifiés formés au cours du procédé de macération-fonctionnalisation de l'invention. Exemple 3: Evaluation de l'activité antibactérienne Le produit à tester est mis en flacons stériles à raison de 15 à 30 g par flacon. Il est contaminé individuellement par les suspensions de souches microbiennes. Le niveau de contamination sera tel que le volume de la suspension de l'inoculum sera compris entre 0,5 et 1% du volume de l'échantillon. 7 jours témoin Actif F Actif G Actif K Staphylococcus aureus 0 0 0 0 Pseudomonas 0 0 0 0 aeruginosa Escherichia col/ 0 0 0 0 Candida albicans 0 7,20.104 1,80.104 9,00.101 Aspergilus niger 0 2,90.104 1,90.104 9,30.103 14 jours témoin Actif F Actif G Actif K Staphylococcus aureus 0 0 0 0 Pseudomonas 0 0 0 0 aeruginosa Escherichia col/ 0 0 0 0 Candida albicans 0 5,80.104 9,90.103 1,00.101 Aspergilus niger 0 1,30.104 1,20.104 7,30.102 28 jours témoin Actif F Actif G Actif K Staphylococcus aureus 0 0 0 0 Pseudomonas 0 0 0 0 aeruginosa Escherichia col/ 0 0 0 0 Candida albicans 0 4,30.104 2,30.103 0 Aspergilus niger 0 3,20.103 4,60.103 6,20.10215 10 Exemple 4 : Formulations cosmétiques FORMULE 1 phases Matières premières 101 Eau 79,4 à 81,35 103 Glycérine 5,0000 104 Carbomère 0,3500 201 Cétéaryl Glycosides de blé 0,7500 202 Cétéaryl Glycosides d'orge 1,7500 203 Alcool Cétéarylique 2,5000 204 Beurre de Butyrospermum Parkii 2,5000 205 Acetate de tocophéryle 0,5000 206 Huile de pépins de raisin (Vitis vinifera) 3,0000 207 Alcool cétylique 1,0000 208 Cétyl phosphate de potassium 1,0000 301 Composition de l'invention 2,0000 401 Fragrance 0,2000 501 Hydroxyde de sodium qsp pH=6,00 FORMULE 2 phases Matières premières 101 Eau 78 à 79,95 103 Acide citrique qsp pH final 5,5 0,15000 201 Gomme xanthique 0,3000 202 Butylène glycol 5,00000 301 Cétéareth-20 1,50000 302 Stéarate de glycéryle 2,0000 303 Beurre de Butyrospermum Parkii 1,00000 304 Laurate d'hexyle 4,00000 306 Squalane 2,00000 307 Acétate de Tocophéryle 0,50000 401 Composition de l'invention 2,0000 501 Fragrance 0,50000 10 REVENDICATIONS1- Compositions de dérivés de polyphénols, caractérisées en ce qu'elles comprennent en combinaison au moins deux dérivés répondant chacun à la formule 5 générale (I): vinylogie type 2 -1 O-R fn= 0, 1, 2, ... O R1 (I) dans laquelle les substituants, différents pour les dérivés en combinaison, présentent les significations suivantes : 10 - m représente un nombre entier de 0 à 9, différent de 0 si n= 0 - n représente un nombre entier de 0 à 9, différent de 0 si m= 0 - R représente : un hydrogène un radical alkyle en C1-C22, linéaire, ramifié, cyclique, saturé ou insaturé 15 un résidu d'alcool linéaire, cyclique saturé ou insaturé en C3-C22, un résidu d'oside ou d'oligoside un résidu d'acide-alcool un résidu aromatique ou polyaromatique - R1 représente : 20 un hydrogène un radical alkyle en C1-C22, linéaire, ramifié, cyclique, saturé ou insaturé un résidu d'oside ou d'oligoside un résidu d'acide-alcool un résidu aromatique ou polyaromatique 25 - R2 représente :un hydrogène un ou plusieurs substituants identiques ou différents, occupant une ou plusieurs des quatre positions libres sur le groupe parahydroxyphényle, parmi : o alkyle en C1-C22, linéaire, ramifié, cyclique, saturé ou insaturé o un éther d'oside, o un résidu d'oligoside, o un éther ou un ester d'acide-alcool o un éther ou un ester aromatique. 2- Compositions selon la revendication 1, caractérisées en ce que les substituants de la formule (I) présentent notamment les significations suivantes : « radical cyclique en C3-C6 » comprend l'acide shikimique « résidu de sucre » comprend un résidu de glucose, galactose, rhammose « oligoside », comprend le rutinose « résidu d'acide-alcool » comprend un résidu d'acide malique ou lactique « résidu aromatique » comprend un acide-phénol ou un polyphénol, « acide-phénol » comprenant l'acide gallique, l'acide cinnamique, l'acide caféique et « polyphénol » comprenant phloroglucinol, resvératrol, catéchine 3 - Procédé de préparation de compositions selon la révendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend, dans une première étape A, une délipidation d'une poudre de matière végétale réalisée, selon la nature de la partie de plante sélectionnée : o par un solvant organique tel que l'hexane, l'éther de pétrole, voire, le dichlorométhane ; o par traitement par les « fluides supercritiques » : dans le cas de parties de plantes riches en pigments (feuilles, ...) ou en arômes (huiles essentielles, ...), cette délipidation pouvant être réalisée en même temps que la décoloration et la désaromatisation, puis la poudre délipidée est séchée ;^ une deuxième étape B, dite de « macération-transestérification », l'ensemble des polyphénols vinylogues d'acide p-hydroxybenzoïques présents dans la partie de plante délipidée, est soumis à des conditions favorisant la formation des esters vinylogues de parabènes, à partir de leurs précurseurs naturels, les conditions de macération pendant des temps allant de 2 à 24 h, de la température ambiante à 45°C, sous atmosphère inerte (azote ou argon), mettent en oeuvre : o un acide organique (tel que formique, acétique, lactique, tartrique, citrique, gallique, ...), permettant d'ajuster le pH acide de la solution de macération (catalysant les estérifications et transestérifications) o un ou plusieurs alcool(s) (aliphatique, alicyclique, phénolique), jouant le double rôle de solvant extracteur et de réactif d'estérification des acides vinylogues d'acide phydroxybenzoïques, natifs ou libérés par hydrolyse sous l'effet de l'acide organique dans le cas d'acides-alcools (tartrique, malique, lactique, ...), ces deux premiers réactifs pouvant être confondus. o de l'eau, dans différentes proportions par rapport à l'alcool 20 ^ la troisième étape C est la phase d'« extraction » des esters vinylogues de p-hydroxybenzoates ainsi formés. Après évaporation de l'éthanol (sous pression réduite), la phase aqueuse résiduelle est extraite par l'acétate d'éthyle qui est concentré à siccité sous vide ; ^ La dernière étape D consiste à lyophiliser l'extrait obtenu, la poudre 25 lyophilisée contenant les actifs « AcOEt », étant directement incorporée dans les formulations en tant que conservateurs, ou en variante ^ dans une première étape A1, une délipidation d'une poudre de matière végétale est réalisée, selon la nature de la partie de plante sélectionnée, par un solvant organique tel que l'hexane, l'éther de 30 pétrole, voire, le dichlorométhane; ^ la deuxième étape B1, correspondant à l'étape B définie ci-dessus ^ la troisième étape Cl est la phase d' « extraction » des esters vinylogues de p-hydroxybenzoates ainsi formés et avec les parties de 10 15plantes qui le permettent (absence de chlorophylle, d'huiles essentielles), elle est réalisée par traitement du macérât par des fluides supercritiques (CO2), en présence de « cosolvant » (par exemple d'éthanol) ; ^ la dernière étape Dl consiste à lyophiliser le résidu d'évaporation obtenu par simple détente du CO2 la poudre lyophilisée contenant les actifs, « FSC » étant directement incorporée dans les formulations en tant que conservateurs. 4- Utilisation des compositions des revendications 1 et 2 comme conservateurs en cosmétique. 5 - Utilisation des compositions des revendications 1 et 2 comme conservateurs dans le domaine alimentaire. 6- Utilisation des compositions des revendications 1 et 2 comme conservateurs dans la fabrication de médicaments.15