Brevet FR3122836A1 — publié le 20221118

Composition lipidique comportant des particules et des molécules actives liposolubles, telle que les particules sont constituées d’amas de feuillets de phyllosilicates de taille D90 en nombre inférieure à 1 000 nanomètres, telle que les molécules actives comportent des huiles essentielles et telle que les molécules actives sont liées physiquement à la surface des particules avec un agent de dispersion amphiphile. Figure 8 NANO-DISPERSIONS AQUEUSES ET NANO-EMULSIONS de traitement des eaux Domaine de l’invention La présente invention concerne des nano-dispersions aqueuses et des nano-émulsions destinées à décontaminer des eaux ou à prévenir leur contamination par des agents pathogènes, notamment des eaux utilisées pour l’aquaculture, ou les eaux de breuvage des animaux terrestres, pouvant selon le dosage être utilisé comme traitement préventif des infections des animaux. État de la technique Au niveau mondial, la demande de poisson est en augmentation du fait de la combinaison de plusieurs facteurs : croissance démographique, urbanisation et multiplication des richesses. Selon des recherches portant sur l'offre et la demande de poisson, la production aquacole devra doubler d'ici à 2030 pour pouvoir satisfaire la demande et les besoins croissants à l'échelon planétaire. Actuellement, le poisson représente près de 20 pour cent des aliments d'origine animale consommés dans le monde. Ce qui en fait une cible intéressante, comme décrit dans la suite de ce document, sachant que les principes s’appliquent également aux élevages d’animaux terrestres, et aux animaux domestiques, avec chacun leur spécificité. Selon des estimations actuelles, les rendements de la pêche de capture marine ne devraient augmenter que très faiblement. Seule l'aquaculture pourra donc permettre de satisfaire la demande. L’aquaculture représente 50 % du poisson consommé dans le monde. Le secteur se développe comme tous les élevages intensifs avec l’utilisation d’antibiotiques pour faire face aux maladies qui touchent les exploitations. Cette surexposition aux antibiotiques participe au développement de l’antibiorésistance et la propagation des pathogènes. C’est devenu une préoccupation majeure de ce secteur, sous la pression des consommateurs. On peut citer des grandes familles de pathogènes récurrents des élevages, rencontrés dans les exploitations : les photobacterium (par exemple sous espèce damselae), les vibrionacea (par exemple les alginolyticus, photobacterium, ou vibrio), les pseudomonas (par exemple anguilliseptica). Face à ces pathogènes, les pisciculteurs ont le plus souvent recours à l’utilisation d'antibiotiques. Mais, à la fin du traitement, la flore présente généralement une résistance accrue à l'antibiotique utilisé, de nombreux gènes de résistances sont portés par des plasmides qui peuvent se transmettre d'une espèce bactérienne à l'autre. Le risque de sélectionner des souches pathogènes résistantes incite donc à limiter le recours aux antibiotiques (Pham 2017). Les chercheurs se retrouvent donc face au besoin de trouver d’autres alternatives et principes actifs pour lutter contre les pathogènes et la multi-résistance. Le traitement de choix des maladies microbiennes reste l'antibiothérapie. Des abus dans son utilisation ont malheureusement conduit à l'apparition de souches résistantes et à de fréquents échecs de traitement. Il existe aussi un risque de transmission des résistances plasmidiques à d'autres bactéries, y compris celles pathogènes pour l'homme, et d'accumulation de résidus dans la chair des poissons et dans les effluents des piscicultures. Des législations sévères ont considérablement restreint l'emploi des antibiotiques en milieu aquatique, posant de gros problèmes aux pisciculteurs dont l'arsenal antibactérien est de plus en plus limité. Parmi les alternatives utilisées pour remplacer les antibiotiques, on trouve les huiles essentielles. L’utilisation de l’huile de cannelle, contenant majoritairement de la cinnamaldéhyde, a déjà été intégrée à la diète de tilapias infectés par streptococcus iniae et a réduit le taux de mortalité des poissons qui était très élevé (Rattanachaikunsopon & Phumkhachorn, 2010). Les effets des huiles essentielles sur des poulets d’élevage ont également été décrits (Brenes and Roura, Animal Feed Science and Technology, 158, 2010, 1-14). Usuellement les traitements sont effectués en balnéothérapie dans les élevages aquacoles. Mais comme il s’agit de molécules volatiles et hydrophobes, le trempage des poissons dans un bassin contenant des HE reste complexe, difficile à mettre en œuvre et peu recommandé à grande échelle dans les exploitations utilisant des cages en pleine mer, ou raccordées à un cours d’eau. Il y a par conséquent un besoin grandissant pour des systèmes alternatifs permettant de protéger efficacement les élevages notamment aquacoles de ces pathogènes de façon ciblée, en substitution à l’utilisation systématique des médicaments antibiotiques, et particulièrement dans une approche préventive, qui n’induit pas d’antibiorésistance, c’est un enjeu doublé des contraintes de mise en œuvre des huiles qu’il faut administrer efficacement et simplement aux espèces cibles (élevage aquacole, et distribution dans les eaux de breuvage pour les espèces terrestres). Description brève de l’invention L’invention a pour objet une nano-dispersion aqueuse comprenant des particules minérales, un agent de dispersion amphiphile et des molécules actives, telle que les particules sont des amas de feuillets de phyllosilicates exfoliés de taille D90 en nombre inférieure à 1 000 nanomètres, et telle que les molécules actives comportent des huiles essentielles. Les amas de feuillets de phyllosilicates de très petite taille servent de support aux molécules d’huiles essentielles qui sont liées physiquement à la surface des feuillets de phyllosilicates avec un agent de surface amphiphile, cela a l’avantage de stabiliser ces molécules et de les concentrer à leur surface. La petite taille des amas de feuillets permet ainsi de largement disperser les molécules actives, qui lorsqu’elles sont hydrophobes et de faible densité ont tendance à se regrouper pour former des grosses gouttes, voire des films lipidiques en surface de l’eau. Ces molécules actives peuvent être des huiles essentielles ou des combinaisons d’huiles essentielles. Avantageusement, la taille D50 en nombre des particules est inférieure à 750 nm, préférentiellement inférieure à 200 nm et très préférentiellement inférieure à 100 nm. La diminution de taille des amas de feuillets de phyllosilicates a l’avantage de favoriser la dispersion des molécules actives tout en ayant une concentration locale élevée en molécule active, et ainsi de renforcer leur efficacité. À l’aide de ces feuillets de phyllosilicates de taille nanométrique, on augmente la surface de contact avec les huiles essentielles, qui restent labiles, car elles peuvent se désorber, ce qui favorise leur efficacité. Par ailleurs elles se retrouvent ainsi dispersées dans le volume d’eau sur leur support en phyllosilicate, et peuvent interagir avec les pathogènes. Cette nano-dispersion aqueuse est très simple à mettre en œuvre dans un bassin d’eau aquacole ou dans des eaux de breuvage d’animaux terrestre. La petite taille des amas de feuillets facilite leur mise en suspension dans les eaux avec une sédimentation lente. L’invention a aussi pour objet une nano-émulsion avec une phase aqueuse continue et une phase lipidique dispersée, dans laquelle la phase lipidique dispersée contient des lipides, des particules minérales constituées d’amas de feuillets de phyllosilicates gonflés par de l’eau et exfoliés, au moins une huile essentielle et un agent de dispersion amphiphile, et dans laquelle la taille D50 en nombre des gouttes de la phase lipidique dispersée est inférieure à 800 nm et de préférence inférieure à 300 nm. L’eau de la phase lipidique est physisorbée entre les feuillets de phyllosilicates pour les gonfler (espace interfoliaire), ce qui permet d’atteindre des tailles de particules plus petites par exfoliation, et l’agent de dispersion, avec une partie hydrophile et une partie hydrophobe, est adsorbé à la surface des amas de feuillets par sa partie hydrophile. Cela rend partiellement hydrophobe les feuillets et cela permet une bonne dispersion des feuillets de phyllosilicates dans les lipides. L’agent de dispersion amphiphile de la nano-dispersion aqueuse et de la nano-émulsion peut être choisi dans le groupe de l’éthyle lauroyl arginate (LAE), des tensioactifs cationiques à base d’arginine en 16 carbones et plus, des phospholipides, du ε-polylysine et leurs combinaisons. Avantageusement, l’agent de dispersion est un phosphoglycéride. Très avantageusement, l’agent de dispersion est une phosphatidyle choline et préférentiellement la lécithine. Ces agents de dispersion vont se lier aux fonctions silanolates des phyllosilicates par la partie cationique de leur structure. De préférence, les phyllosilicates de la nano-dispersion aqueuse et de la nano-émulsion ont majoritairement des cations de sodium en position interfoliaires. Les cations de sodium interfoliaires ont l’avantage d’opposer moins de résistance à l’augmentation de la distance interfoliaire des feuillets phyllosilicates dits sodiques et ainsi de favoriser leur gonflement par des molécules d’eau ainsi que leur exfoliation. Les phyllosilicates sodiques présentent ainsi des avantages sur la taille de la dispersion pour obtenir des amas de feuillets plus petits, cela favorise les dispersions fines d’huile essentielle et ainsi on obtient un plus grand rapport surface sur volume des amas de phyllosilicates qui supportent les molécules actives d’huile essentielle, et cela augmente la statistique de rencontre entre les molécules actives et les pathogènes. Très préférentiellement, les phyllosilicates sont des smectites qui sont majoritairement des feuillets de montmorillonites. Avantageusement, la teneur en agent de dispersion amphiphile de la nano-dispersion aqueuse est comprise entre 0,2 et 2,0 % en poids relativement au poids des particules minérales. Avantageusement, la teneur en agent de dispersion de la phase lipidique dispersée de la nano-émulsion est avantageusement comprise entre 10 % et 400 % et préférentiellement entre 20 % et 300 % en poids relativement au poids de particules de la phase lipidique. Lorsque la teneur en agent de dispersion tel que de la lécithine est insuffisante, le caractère hydrophobe des particules d’argile est insuffisant, ce qui ne les stabilise pas dans la phase lipidique À des teneurs en agent de dispersion trop élevées, on perd le caractère hydrophile des particules et les molécules d’huiles essentielles se retrouvent en compétition avec l’agent de dispersion à la surface des particules, ce qui ne favorise pas leur disponibilité à la surface des particules de phyllosilicates. Pour des particules de phyllosilicates exfoliées avec une surface spécifique de l’ordre de 300 m2/g, la gamme préférentielle de teneur en agent de dispersion correspond à un taux de couverture des fonctions silanol par l’agent de dispersion compris entre 20 et 60 %, soit entre 30 et 130 % de la masse d’argile engagée à apporter en agent de dispersion tel que la lécithine de soja. Avantageusement, la teneur en eau de la phase lipidique dispersée de la nano-émulsion est comprise entre 10 % et 300 % et préférentiellement entre 20 % et 200 % en poids relativement au poids de particules de la phase lipidique. En-dessous de 10 % d’eau en poids relativement au poids des particules, les feuillets de phyllosilicates ne sont pas suffisamment prégonflés et il n’est pas possible d’obtenir une diminution suffisante des tailles de particules lors de leur exfoliation. Au-delà de 300 %, la quantité d’eau ne permet plus aux molécules de l’agent de dispersion de venir se lier physiquement à la surface des feuillets et les feuillets ne sont pas suffisamment hydrophobes pour servir de support aux molécules actives comme les huiles essentielles. Les nano-dispersions aqueuses et les émulsions nanométriques peuvent être utilisées comme agent de décontamination d’eaux aquacoles et d’eaux de breuvage d’animaux terrestres, ou comme moyen de traitement préventif des pathologies chez l’animal au travers de son hydratation quotidienne, ou dans le traitement préventif des animaux contre le développement d’agents de contamination dans leur organisme. Ils peuvent ainsi servir pour protéger ces eaux de la prolifération d’agents pathogènes. Dans certaines applications indirectes, ces systèmes peuvent constituer un appétant pour inciter la prise d’eau des animaux. Les émulsions nanométriques présentent l’avantage de pouvoir rester en suspension homogène sous la force de l’agitation thermique, ce qui permet de les stocker sur de longues périodes tout en restant très faciles à homogénéiser lors de leur utilisation. Selon un autre mode d’utilisation, les nano-dispersions aqueuses et les émulsions nanométriques peuvent compléter un aliment, un complément alimentaire ou un premix. Selon encore un autre mode d’utilisation, les dispersions aqueuses et les émulsions nanométriques peuvent être utilisées comme agent conservateur naturel, à base d’huiles essentielles pour des préparations ayant une forte activité de l’eau. L'activité de l'eau ne représente pas la teneur en eau (ou humidité) mais bien la disponibilité de cette eau. Plus l'activité de l'eau est élevée, plus la quantité d'eau libre est grande et plus les micro-organismes ont la capacité de se développer. Les émulsions nanométriques obtenues par cette approche sont des particules très stables mécaniquement, ainsi qu’au cours du temps, et peuvent être introduites facilement dans une extrudeuse pour être co-extrudées au cœur des aliments en granulés. Elles seront ainsi des véhicules idéaux pour l’incorporation d’huiles essentielles dans des aliments sous forme de premix, qui facilite la manipulation (car réduit le risque d’inhalation, ou d’évaporation des huiles essentielles). Les premix se retrouvent ainsi également sous une forme galénique qui favorise leur métabolisation avec des tailles de gouttes de l’ordre de la centaine de nanomètres. Leur présence dans un aliment, un complément alimentaire ou un premix a l’avantage de favoriser la conservation dans le temps de ces aliments, compléments ou premix, les propriétés bactériostatiques des huiles essentielles sous forme de particules dispersées à l’échelle nanométrique constituent un avantage considérable dans la conservation des aliments, ce qui limite les recours aux traitements thermiques, qui dégradent la qualité nutritionnelle en particulier les micro-nutriments, ou aux agents de conservation qui peuvent être controversés malgré leur utilisation massive. L’invention a aussi pour objet un procédé de préparation d’une nano-émulsion, comportant les étapes suivantes : - dissoudre l’agent de dispersion dans la phase aqueuse de la phase lipidique et obtenir une solution homogène ; - ajouter les phyllosilicates et mélanger avec un pétrin la pâte obtenue ; - ajouter les lipides de la phase lipidique ; - cisailler la composition obtenue ; - ajouter la phase aqueuse ; - apporter de l’énergie de cisaillement pour obtenir une émulsion micrométrique ; et - reprendre l’émulsion micrométrique avec un homogénéisateur haute pression ou un microfluidisateur pour obtenir une émulsion nanométrique. L'objectif de l'invention est un mode d’utilisation des huiles essentielles qui permet de limiter leur volatilité tout en ayant une grande efficacité avec des quantités utilisées maitrisées. Cette mise en œuvre des huiles essentielles dans une forme dispersée à l’échelle nanométrique de façon stable favorise la statistique de rencontre avec les pathogènes. Le stockage et l’incorporation des huiles essentielles dans des pratiques en nutrition animale seront grandement facilités par la stabilité et l’homogénéité des dispersions. Description des Figures L’invention est décrite ci-après à l’aide des figures 1 à 8, données uniquement à titre d’illustration : présente un schéma de structure d’une bentonite ; présente la formule de la lécithine ; présente schématiquement l’évolution de la teneur en lécithine en fonction de la surface spécifique de l’argile et pour plusieurs taux de couverture ; présente schématiquement l’évolution de la taille des gouttes de la phase dispersée en fonction de la taille et de la concentration des particules minérales ; présente la taille des particules minérales pour deux concentrations d’argile ; [Fig. 6] présente la mesure de la taille de différentes argiles dispersées dans l’eau ; présente la taille des gouttes lipidiques d’une émulsion ; présente un schéma de l’émulsion obtenue. Nano-dispersion aqueuse comprenant des particules minérales, un agent de dispersion amphiphile et des molécules actives, caractérisée en ce que lesdites particules sont des amas de feuillets de phyllosilicates gonflés par de l’eau et exfoliés de taille D90 en nombre inférieure à 1 000 nanomètres, et en ce que lesdites molécules actives comportent des huiles essentielles. Nano-dispersion aqueuse selon la revendication 1, dans laquelle la taille D50 en nombre desdites particules est inférieure à 750 nm et de préférence 200 nm. Nano-émulsion avec une phase aqueuse continue et une phase lipidique dispersée, caractérisée en ce que la phase lipidique dispersée contient des particules minérales constituées d’amas de feuillets de phyllosilicates exfoliés, au moins une huile essentielle et un agent de dispersion amphiphile, et en ce que la taille D50 en nombre des gouttes de la phase lipidique dispersée est inférieure à 800 nm et de préférence inférieure à 300 nm. Nano-dispersion aqueuse ou nano-émulsion selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’agent de dispersion amphiphile est choisi dans le groupe de l’éthyle lauroyl arginate (LAE), des tensioactifs cationiques à base d’arginine en 16 carbones et plus, des phospholipides, du ε-polylysine et leurs combinaisons. Nano-dispersion aqueuse ou nano-émulsion selon la revendication 4, dans laquelle ledit agent de dispersion est un phosphoglycéride. Nano-dispersion aqueuse ou nano-émulsion selon la revendication 5, dans laquelle ledit agent de dispersion est une phosphatidyle choline et préférentiellement la lécithine. Nano-dispersion aqueuse ou nano-émulsion selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les feuillets de phyllosilicates sont des feuillets avec des cations de sodium interfoliaires et très préférentiellement majoritairement des feuillets de montmorillonites. Nano-émulsion selon l’une quelconque des revendications 3 à 7, dans laquelle la teneur en agent de dispersion est comprise entre 10 % et 400 % et préférentiellement entre 20 % et 300 % en poids relativement au poids de particules. Nano-émulsion selon l’une quelconque des revendications 3 à 8, dans laquelle la phase lipidique dispersée comprend une teneur en eau comprise entre 10 % et 300 % et préférentiellement entre 20 % et 200 % en poids relativement au poids de particules. Utilisation d’une nano-dispersion aqueuse ou d’une nano-émulsion selon l’une quelconque des revendications précédentes comme agent de décontamination d’eaux aquacoles et d’eau de breuvage d’animaux terrestres. Nano-dispersion aqueuse ou nano-émulsion telle définie dans l’une quelconque des revendications 1 à 9, pour son utilisation dans le traitement préventif des animaux contre le développement d’agents de contamination dans leur organisme. Utilisation d’une nano-dispersion aqueuse ou d’une nano-émulsion selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, pour compléter un aliment, un complément alimentaire ou un premix. Utilisation d’une nano-dispersion aqueuse ou d’une nano-émulsion selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comme agent conservateur naturel, à base d’huiles essentielles pour les préparations ayant une forte activité de l’eau. Procédé de préparation d’une nano-émulsion selon l’une quelconque des revendications 3 à 9, comprenant les étapes suivantes : - dissoudre l’agent de dispersion dans la phase aqueuse de la phase lipidique et obtenir une solution homogène ; - ajouter les phyllosilicates et mélanger avec un pétrin la pâte obtenue ; - ajouter les lipides de la phase lipidique ; - cisailler la composition obtenue ; - ajouter la phase aqueuse ; - apporter de l’énergie de cisaillement pour obtenir une émulsion micrométrique ; et - reprendre l’émulsion micrométrique avec un homogénéisateur haute pression ou un microfluidisateur pour obtenir une émulsion nanométrique.