Brevet FR3012810A1 — publié le 20150508

Procédé de formation d'un complexe chromatographique entre un acide pectique et/ou ses sels, et des molécules et/ou cellules possédant un ou plusieurs groupements à charges positives. L'invention concerne un procédé de formation d'un complexe, en milieu aqueux, entre une molécule et/ou cellule possédant un ou plusieurs groupements à charges positives et l'acide pectique et/ou ses sels. Le complexe cité ci-dessus se définit comme l'association, par le biais de force ionique, de l'acide pectique et/ou ses sels, polymère végétal riche en fonctions carboxyliques (000H) libres de type organique (acide galacturonique) et des molécules possédant des groupements chargés positivement. Il fonctionne comme une résine cationique. Un tel procédé permet alors plusieurs applications, dont l'extraction ou la purification de telles molécules et/ou cellules, ou encore la protection de molécules et/ou cellules dans un milieu donné grâce à la formation du complexe, non soluble dans ce milieu, pour livraison desdites molécules et/ou cellules dans un autre milieu où le complexe est soluble ou encore enrobage de cellules dans des procédés biologiques. Le document W02011/146394 divulgue l'utilisation de produits chimiques floculants pour obtenir la précipitation d'une molécule, en particulier d'une protéine. Ces produits chimiques présentent cependant des risques de toxicité et doivent être éliminés du produit final, comme par exemple des phosphates, On connait également des procédés utilisant l'EDTA (acide éthylène diamine tétraacétique) pour complexer les minéraux, mais I'EDTA n'est pas utilisable pour des applications alimentaires ou pharmaceutiques, du fait de sa toxicité. On connait également des procédés utilisant des résines synthétiques échangeuses d'ions ou des résines adsorbantes, qui doivent également ne pas être présentes dans le produit final et nécessitent donc une étape finale de désorption. Par ailleurs elles sont utilisées en colonnes, ce qui implique de bas rendements d'adsorption. On connait également un procédé qui consiste à ajouter de la soude pour extraire des protéines d'un végétal, puis à centrifuger ou filtrer pour enlever les fibres et autres insolubles, et enfin à acidifier pour précipiter les protéines, et les récupérer. Néanmoins par un tel procédé connu, on n'arrive pas à récupérer l'ensemble des protéines solubles par simple précipitation. Des étapes supplémentaires de purification par ultrafiltration, par exemple, très coûteuses, sont nécessaires. On connait également des procédés utilisant des acides tels que l'acide caprylique ou citrique, pour précipiter des molécules, dont des protéines, mais le rendement d'extraction n'est pas maximum. Ainsi, Le document JP09107886 divulgue un procédé de formation d'un complexe avec de l'acide pectique. Toutefois l'acide pectique y est utilisé à pH acide. En outre, à pH acide, la molécule d'intérêt (dans ce document une protéine) est insoluble donc la formation du complexe, en tant que tel, ne peut pas se faire ou ne se fait que très partiellement. Un complexe ne peut bien se réaliser que si les deux molécules le formant sont sous forme soluble. La précipitation ne doit de préférence se faire qu'une fois le complexe formé, afin d'avoir une fixation maximum de la molécule d'intérêt sur l'acide pectique. Dans ce brevet, la molécule utilisée est une pectine faiblement méthylée, permettant la précipitation partielle de la protéine. La présente invention se propose de remédier à au moins une partie des inconvénients précités et propose une solution qui permette d'extraire ou de purifier des molécules et/ou cellules qui présentent des groupements à charge positive, par un procédé simple. A cet effet, l'invention concerne un procédé de formation d'un complexe, rendu insoluble en milieu acide, entre un acide pectique et/ou ses sels et des molécules et/ou cellules possédant un ou plusieurs groupements chargés positivement, comportant l'étape de mise en contact en milieu aqueux desdites molécule et/ou cellules avec un acide pectique et/ou ses sels. Ce procédé est particulier en ce que ledit acide pectique est déméthylé à au moins 98%. On obtient ainsi une solution contenant des complexes qui deviennent insolubles lorsqu'on les met en milieu acide par la seule utilisation d'un produit naturel tel que l'acide pectique et/ou un de ses sels. Et cela permet d'envisager ensuite de nombreuses applications. On observe en effet de manière très surprenante qu'un acide pectique avec 5% de groupement méthyle, tel qu'un acide pectique qu'on peut trouver dans le commerce en tant qu'acide pectique « commercialement » déméthylé, est soluble à tout pH, alors qu'un acide pectique entièrement déméthylé et/ou ses sels est soluble autour de pH 7 et plus, et insoluble en dessous de 6. Cela lui permet de former un complexe en milieu neutre avec une molécule chargée positivement puis de précipiter le complexe en baissant le pH. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, il est proposé un procédé d'extraction d'une molécule et/ou cellule possédant un ou plusieurs groupements chargés positivement, utilisant un procédé selon l'invention en milieu aqueux neutre (pH supérieur à 6,5), et comprenant ensuite les étapes suivantes : séparation des insolubles, en particulier des fibres, par exemple par centrifugation ou filtration, si nécessaire, baisse du pH en dessous de 6, de sorte à précipiter les complexes séparation des complexes précipités, par exemple par centrifugation ou filtration lavage du précipitat Grâce à ces dispositions, on obtient un procédé simple à mettre en oeuvre, permettant de fixer des molécules et/ou cellules chargées positivement pour former un complexe avec un polymère végétal et d'insolubiliser ce complexe, pour travailler facilement des étapes ultérieures de purification, par lavage par exemple. Selon un mode alternatif de réalisation de l'invention, il est proposé un procédé d'extraction d'une molécule, utilisant un procédé comme ci-dessus, et comprenant ensuite l'étape suivante : - désorption par modification de la force ionique et/ou du pH ou par solubilisation à l'aide d'un solvant. Un tel procédé permet d'obtenir, toujours par un procédé simple et peu coûteux, les molécules et/ou cellules séparées de l'acide pectique et/ou ses sels. L'invention concerne encore un procédé tel que décrit ci-dessus pour l'extraction et la purification de molécules comprenant des groupements amines comme par exemple : Protéines sériques, en particulier albumine, globuline et en particulier enzymes Acides aminés et dérivés Peptides Alcaloïdes Bétaïne Glycosides cyanogéniques Nucléo-protéines et acides nucléiques Chlorophylles Acides organiques et dérivés Purines Hormones Anticorps monoclonaux - Flavines - Bactéries et micro-organismes L'invention concerne également un tel procédé pour la fixation de minéraux, ou encore l'utilisation de l'acide pectique et/ou ses sels dans un tel procédé comme stabilisant d'émulsions et agent épaississant dans l'industrie pharmaceutique et cosmétique. Cette fonctionnalité de l'acide pectique et/ou ses sels vient de la richesse de ce dernier en groupements carboxyliques. L'invention concerne encore l'utilisation de l'acide pectique et/ou ses sels dans un tel procédé pour assurer l'enrobage de molécules, permettant de les véhiculer et de les délivrer sur cible. Elle concerne par ailleurs l'utilisation de l'acide pectique et/ou ses sels dans un tel procédé pour assurer l'enrobage de cellules, par exemple des enzymes et/ou micro-organismes permettant de les immobiliser pour les utiliser en colonnes, par exemple dans des procédés biologiques. L'invention concerne enfin un médicament contenant un principe actif associé sous forme de complexe à un acide pectique et/ou un de ses sels, ledit complexe étant obtenu par un procédé selon l'invention. Un tel médicament est apte à passer l'estomac sans se dissoudre, le complexe formé n'étant pas soluble en milieu acide. Il peut alors se dissoudre dans les intestins, ou le pH est plus élevé, et le principe actif peut ainsi faire son effet. Le principe actif peut être de l'insuline ou un anticorps monoclonal ou une immunoglobuline ou une albumine ou tout autre principe actif possédant des charges positives. L'avantage découlant de la présente invention consiste en ce qu'elle propose un procédé facile à mettre en oeuvre permettant des applications variées non accessibles dans l'état de la technique, ou du moins plus onéreux ou plus polluants dans l'état de la technique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre se rapportant à un exemple de réalisation donné à titre indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins joints, dans lesquels : - la figure 1 représente un organigramme d'un exemple de procédé selon l'invention. L'acide pectique et/ou ses sels est un produit naturel, que l'on extrait de végétaux tel que, par exemple, la betterave ou les agrumes, ou directement à partir de pectine. Lorsqu'il est fabriqué de façon déméthylée, il contient une concentration maximum de fonctions acides de type carboxylique, c'est à dire une charge ionique négative maximale. Il permet ainsi, par mélange, la formation de complexes forts et stables, par liaisons ioniques, avec des molécules chargées positivement (par exemple des molécules contenant des fonctions amines NH3+). Parallèlement, l'acide pectique et/ou ses sels, déméthylé, présente la particularité de modifier sa solubilité en fonction du pH. En conséquence, la solubilité du complexe formé par l'acide pectique et/ou ses sels et la molécule chargée positivement va également varier en fonction du pH. L'inventeur a en effet observé qu'un acide pectique à 5% et plus de méthyle est soluble à tout pH, ce qui ne permet pas de mettre en oeuvre la présente invention. Or un acide pectique à 5% de méthyle est ce qu'on peut acheter dans le commerce en tant qu' « acide pectique déméthylé ». En revanche un acide pectique à moins de 5%, par exemple 2% et au-dessous, de groupements méthyle fixés sur les groupements carboxyliques est insoluble jusqu'à un pH proche de 6, et soluble pour un pH supérieur à 7. Il permet donc de fixer des molécules à un pH autour de 7 ou plus, puis de les fixer par formation du complexe, et de les précipiter à pH inférieur à 6 pour pouvoir les extraire, même si ces molécules et/ou cellules sont en elles-mêmes solubles en milieu acide. Un tel acide pectique déméthylé à 98% ou plus a donc été spécialement fabriqué par l'inventeur, l'effet ne pouvant pas être observé avec un acide pectique qu'on pourrait qualifier de « commercialement déméthylé » tel qu'on peut l'acheter dans le commerce en tant qu'acide pectique déméthylé. Les sels de l'acide pectique peuvent être le pectate de sodium, de calcium ou de potassium par exemple. Ainsi l'utilisation d'acide pectique et/ou ses sels permet à la fois d'adsorber des molécules chargées positivement, en formant un complexe stable, comme une résine cationique, mais également de les précipiter, en variant le pH, de les récupérer, sous forme solide dans un matériel de séparation solide liquide (filtre, centrifugeuse, essoreuse, etc.), puis de les laver et les désorber (si nécessaire) dans le matériel de séparation. Par cette double propriété de formation de complexe stable et précipitation, l'acide pectique et/ou ses sels permet de simplifier le procédé de la chromatographie cationique, et ceci avec un polymère végétal et naturel. En effet, une résine cationique traditionnelle ne peut pas précipiter et doit être utilisée en colonne, ce qui ne permet pas d'utiliser la capacité d'adsorption de la résine à 100%, et nécessite des volumes importants de produits pour sa régénération. En outre, une résine cationique traditionnelle est synthétique, et doit obligatoirement être séparée de la molécule fixée par un procédé de désorption, pour rendre celle-ci propre à la consommation alimentaire. Pour la fabrication d'un tel acide pectique déméthylé, on part de préférence de pectine, qu'on traite à la soude à pH 12 de sorte à rompre les liaisons esters entre les carboxyles et les groupements méthyle puis en abaissant le pH à 2. Dans l'invention, on utilise l'acide pectique et/ou ses sels, obtenus en ajoutant de grandes quantités de soude ou potasse, selon le sel souhaité. L'acide pectique présente alors ses groupements carboxyles sous forme ionisée -000-. La grande quantité de charges négatives présentes dans un acide pectique déméthylé lui confère une grande capacité d'adsorption de molécules et/ou cellules comportant des groupements à charges positives. Plus précisément, cette double propriété intrinsèque à l'acide pectique et/ou ses sels déméthylés, va permettre la purification de molécules avec groupements chargés positivement au travers des étapes suivantes : Fixation de ladite molécule sur l'acide pectique et/ou ses sels par complexation ionique à un pH où l'acide pectique et/ou ses sels et la molécule sont solubles, par exemple à pH supérieur à 6,5. Précipitation du complexe par abaissement du pH (en dessous de_6 par exemple), Séparation solide liquide, Lavage du complexe précipité, qui forme un gâteau, dans le matériel de séparation, avec de l'eau ou avec un solvant, pour éliminer les impuretés, Le cas échéant, relargage de la molécule complexée, en modifiant la force ionique et le pH ou en solubilisant la molécule par ajout éventuel de solvant comme l'alcool par exemple. Les nouveautés de ce procédé consistent à simplifier, par une technique simple d'adsorption, précipitation, lavage, désorption, des opérations énergivores, coûteuses et nécessitant des quantités d'eaux de lavage importantes. La désorption n'est pas toujours nécessaire du fait que l'acide pectique et/ou ses sels sont un produit naturel, ne présentant aucune contre-indication à la consommation alimentaire. - L'état de la technique, pour des étapes de concentration, propose d'utiliser des technologies de type évaporation, ultra filtration, osmose inverse ou autres techniques coûteuses en énergie. Selon l'invention, cette opération se fait par la précipitation du complexe. L'état de la technique, pour des étapes de purification propose, entre autre, d'utiliser des résines synthétiques de chromatographie, dont la capacité d'adsorption de molécule d'intérêt est inférieure à 5% et nécessitent de grands volumes de solvants de désorption. Dans le brevet présent, l'utilisation de l'acide pectique et/ou ses sels permet une capacité d'adsorption de la molécule supérieure à 50%, nécessitant peu de volumes de solvants de désorption. L'état de la technique ne permet pas, de façon économique, de réaliser une élimination optimum des impuretés. Selon l'invention, le complexe précipité peut être lavé, comme dans une cristallisation, très tôt dans le processus. Ainsi, on augmente la pureté de la molécule d'intérêt car on la cristallise deux fois dans le procédé : Une fois, sous forme de complexe, une fois en phase finale après désorption. La formation des complexes, par la seule utilisation d'un produit naturel tel qu'est l'acide pectique et/ou ses sels, et la modification de la solubilité de ces complexes par la seule modification du pH permet d'envisager de nombreuses applications dans les secteurs de l'agro-alimentaire, de la nutrition animale, de la cosmétique, de la pharmacie, de l'environnement et de la chimie, telles que (liste non exhaustive) : Extraction des protéines sériques (albumines, globulines) de substrats végétaux (céréales, protéagineux, oléagineux, etc.), animaux (sang, lait, plasma, etc.) et microbien (bactéries, levures, micro-organismes, etc.), Extraction, purification et enrobage d'enzyme sans utilisation de sulfate d'ammonium, Récupération de vitamines hydrosolubles avec fonctions amines, Floculation de colloïdes, par abaissement du pH du milieu après ajout d'acide pectique et/ou ses sels, Purification de polymères végétaux (exemple : gommes et mucilages, alginates), par précipitation et élimination d'impuretés, Fixation de bases aromatiques organiques, Purification de bétaïne, Amélioration de la biodisponibilité des minéraux par formation de complexes minéral/acide pectique et ou ses sels, en évitant que ces minéraux ne soient capturés par d'autres molécules, les empêchant d'être absorbées par l'organisme, - Substitution de résines acryliques, dans le traitement des eaux, par l'utilisation d'un adjuvant végétal floculant des colloïdes, tel que l'est l'acide pectique et/ou ses sels. De façon plus générale, substitution de résines acryliques, dans ses applications en chimie, par l'apport d'un adjuvant végétal, tel que l'est l'acide pectique et/ou ses sels. Purification de molécules pharmaceutiques et biochimiques sans utilisation ou utilisation réduite de solvants (albumines, globulines, anticorps monoclonaux, peptides, alcaloïdes, nucléoprotéines et nucléotides, hormones, bases puriques, minéraux, flavines). Un avantage complémentaire de la présente invention est de permettre la réalisation du procédé en batch, dans une cuve, alors qu'avec les résines on est obligé d'utiliser des colonnes, moins efficaces. L'invention concerne également l'utilisation de l'acide pectique et/ou ses sels pour assurer l'enrobage de molécules, permettant de les véhiculer et de les délivrer sur cible, par exemple de l'insuline ou des stéroïdes, protégés pour le passage de l'estomac et délivrés dans les intestins, ce qui permet de les administrer par voie orale. Elle concerne par ailleurs l'utilisation de l'acide pectique et/ou ses sels pour assurer l'enrobage de cellules, permettant d'immobiliser des cellules et/ou micro- organismes et/ou des enzymes pour les utiliser en colonnes dans des procédés biologiques ou en station d'épuration. Le procédé selon l'invention peut être appliqué à la suppression du calcaire et/ou de métaux lourds dans une conduite d'eau. En introduisant un acide pectique déméthylé à pH neutre, celui-ci va attirer les minéraux ou métaux lourds pour former des complexes qui peuvent alors s'écouler et sortir de la conduite. Le procédé selon l'invention peut encore être utilisé pour améliorer la biodisponibilité des minéraux et/ou vitamines. REVENDICATIONS1. Procédé de formation d'un complexe, insoluble en milieu acide, entre un acide pectique et/ou ses sels et une molécule et/ou cellule possédant un ou plusieurs groupements chargés positivement, comportant l'étape suivante : mise en contact en milieu aqueux de ladite molécule et/ou cellule avec un acide pectique et/ou ses sels, caractérisé en ce que ledit acide pectique est déméthylé à au moins 98% 2. Procédé d'extraction d'une molécule et/ou cellule possédant un ou plusieurs groupements chargés positivement, utilisant un procédé selon la revendication précédente dans lequel ledit milieu aqueux est à un pH supérieur à 6,5 après ladite mise en contact, et ledit procédé comprenant ensuite les étapes suivantes : baisse du pH en dessous de 6, de sorte à précipiter les complexes formés séparation des complexes précipités, par exemple par centrifugation ou filtration lavage du précipitat au pH de précipitation 3. Procédé d'extraction d'une molécule et/ou cellule selon la revendication précédente , et comprenant avant l'étape de baisse du pH l'étape suivante : séparation des insolubles, en particulier des fibres, par exemple par centrifugation ou filtration, 4. Procédé d'extraction d'une molécule et/ou cellule selon l'une des revendications précédentes, et comprenant ensuite l'étape suivante : - désorption par modification de la force ionique et du pH ou par solubilisation à l'aide d'un solvant 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel ladite molécule et/ou cellule comprend des groupements amines, et est choisie dans la liste constituée de : Protéines sériques, en particulier albumine, globuline et enzymes Acides aminés et dérivés Peptides Alcaloïdes BétaïneNucléo-protéines et nucléotides Acides organiques et dérivés Purines Hormones Anticorps monoclonaux Flavines Bactéries et micro-organismes 6. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ladite molécule est un minéral. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 pour assurer l'enrobage et la protection de molécules, permettant de les véhiculer et de les délivrer sur cible, 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 pour assurer l'enrobage et la protection de cellules, par exemple des enzymes et/ou micro-organisme permettant de les immobiliser pour les utiliser en colonnes, par exemple dans des procédés biologiques 9. Médicament contenant un principe actif, caractérisé en ce que le principe actif est associé sous forme de complexe à un acide pectique ou un de ses sels, ledit complexe étant obtenu par un procédé selon l'une des revendications 1 à 3.