Extraction et caractérisation physico–chimique de l’huile essentielle

MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU diplôme DE MASTER

GENERALITES SUR LES HUILES ESSENTIELLES

L’HE se définit comme un mélange de substances parfumées volatiles, sécrété par certains arbres et certaines plantes aromatiques ou plus précisément un extrait concentré et hydrophobe élaboré par des cellules spécialisées localisées dans différentes parties des plantes aromatiques (racines, écorces, feuilles, fruits, fleurs, tiges) (MALHEBIAU, 1994 ; PADRINI et LUCHERONI, 1997 ; RAKOTOMALALA, 2004). Les plantes aromatiques sont les végétaux odorants contenant des composés volatils pouvant être extraits par divers procédés mécaniques ou chimiques, sous formes d’HE, de concrètes, d’absolues ou d’oléorésines. Il est clair que la nature chimique, la qualité et la quantité de ces produits sont différentes d’une plante à une autre et d’une région à une autre selon les conditions écologiques (RANDRIANJOHANY, 1996). L’aromathérapie est l’usage des HE des plantes médicinales aromatiques dans un objectif thérapeutique (DURAFFOURD et LAPRAZ, 2002).

Fonctions biologiques des huiles essentielles

Depuis des siècles, les HE étaient déjà employées pour guérir et prévenir des maladies. De nombreuses études ont montré que l’activité biologique d’une HE est en relation avec ses constituants chimiques ainsi que le groupe fonctionnel majoritaire (LAHLOU, 2004), la structure et les effets synergiques entre les composants (PIBIRI, 2006). Les principales propriétés des HE connues sont nombreuses, à savoir : – anti-infectieuses (antibactériennes, antifongiques, antiparasitaires, antiseptiques, insecticides et insectifuges) ; – anti-inflammatoires ; – régulatrices du système nerveux (antispasmodiques, calmantes, anxiolytiques, hypnotiques, analgésiques) ; – dans la respiration (expectorantes et fluidifiantes), la cicatrisation et la circulation (FRANCHOMME et al., 1990).

Rôles et localisation chez la plante

Les HE permettent aux plantes de s’adapter à leur environnement et assurer leur protection contre les parasites et les déprédateurs (HOUEL, 2011 ; TALEB-TOUDERT, 2015).
Les HE sont produites dans le cytoplasme des cellules. Cependant, elles peuvent être stockées dans divers organes végétaux à savoir : les sommités fleuries (lavande, menthe, …), dans les feuilles (citronnelle, eucalyptus,…), les rhizomes (gingembre, curcuma,…), dans les fleurs (rose, jasmin…), dans les racines (ail), les fruits (citron) ou les grains (muscade) (BOUTAYEB, 2013). Parfois l’HE se trouve en liaison glycosidique à l’intérieur des tissus et ne se manifeste que lorsqu’on froisse, écrase, sèche ou distille la plante (SCHAUENBERG et al., 2010).

Constituants chimiques

L’étude de la composition chimique des HE révèle qu’il s’agit de mélanges complexes et variables de constituants appartenant exclusivement à deux groupes caractérisés par des origines biogénétiques distinctes : les terpénoïdes et les composés aromatiques dérivés du phénylpropane (TEISSEIRE, 1991 ; BOUTAYEB, 2013). La composition chimique des HE varie encore de façon appréciable avec le milieu et la période de la végétation. Elle peut aussi être modifiée au cours de l’extraction ou durant la conservation (BUSTA et FOEGEDING, 1980 ; JOU et al., 1997). Les HE peuvent contenir jusqu’à 300 composés différents (BASTIEN, 2008 ; PIOCHON, 2008). En dehors des terpènes, des hydrocarbures, des esters, des lactones, des aldéhydes, des alcools, des acides, des cétones, des phénols, des oxydes et autres peuvent y être trouvés (TEISSEIRE, 1991).

Les terpénoides

Le terme terpène rappelle la toute première extraction de ce type de composé dans l’essence de térébenthine. Dans le cas des HE, seuls les terpènes les plus volatils, c’est-à-dire, ceux dont la masse moléculaire n’est pas élevée sont observés. Ils répondent dans la plupart des cas à la formule générale (C5H8)n. Suivant les valeurs de n, on distingue les hémiterpènes (n=1), les monoterpènes (n=2), les sesquiterpènes (n=3), les triterpènes (n=6), les tétraterpènes (n=8) et les polyterpènes.

Les composés aromatiques

Contrairement aux dérivés terpéniques, les composés aromatiques sont moins fréquents dans les HE. Très souvent, il s’agit de l’allyle- et du propénylphénol. Ces composés aromatiques constituent un ensemble important car ils sont généralement responsables des caractères organoleptiques des huiles essentielles. Nous pouvons citer en exemple l’eugénol qui est responsable de l’odeur du clou du girofle (TEISSEIRE, 1991).

Les composés d’origines diverses

Compte tenu de leur mode d’extraction, les HE peuvent renfermer divers composés aliphatiques, généralement de faible masse moléculaire, entraînables lors de l’hydrodistillation. Ces produits peuvent être azotés ou soufrés (TEISSEIRE, 1991).

Toxicité des huiles essentielles

Une famille biochimique particulière, celle des cétones, est ici visée en particulier car elle présente une neurotoxicité et un risque abortif. La famille des phénols présente un double risque toxique, à savoir la causticité tournée vers la peau et les muqueuses (dermocausticité) et le foie (hépatotoxicité). La précaution à prendre avec les HE contenant des phénols est de ne pas les utiliser par voie cutanée, ni rectale. Seule la voie orale (en gélule ou oléo-capsules) sera possible. Une autre toxicité concerne l’interférence de certaines molécules aromatiques avec les rayons ultra-violets, pouvant occasionner des risques de phototoxicité. Ce sont les extraits aromatiques contenant des furocoumarines et pyrocoumarines qui sont concernés. Leur application cutanée est contre-indiquée 8 heures avant une exposition aux ultra-violets. Des réactions érythémateuses susceptibles de favoriser la carcinogénèse et l’accélération de la mélanogénèse peuvent laisser des taches irréversibles. Leur utilisation par voie interne est aussi déconseillée (AUDE MAILLARD, 2015) web 1.

UTILISATION DES HUILES ESSENTIELLES 

Les HE sont considérées comme une matière première destinée à divers secteurs d’activités. Actuellement, parmi les 3 000 HE connues, 300 présentent une importance commerciale (BAKKALI et al., 2008).
_ En parfumerie
Les HE constituent les matières premières indispensables pour la fabrication des parfums. L’industrie de la parfumerie traite d’importants tonnages d’essences telles que celles de jasmin, de rose, de citron,…
_ En cosmétologie
Grâce à leurs propriétés antiseptique et antioxydante, les HE permettent de conserver les produits cosmétiques dans lesquels elles sont incorporées, tout en gardant une odeur agréable comme le cas du basilic et du romarin à propriétés tonifiantes ou du thym à propriété antipelliculaire.
_En industrie alimentaire
Les HE servent de condiments (gingembre, poivre). Elles sont aussi utilisées comme suppléments diététiques (MOHAMMEDI, 2006). Elles servent à rehausser le goût et empêcher le développement des contaminants alimentaires (DEMETZOS et al., 1999 ; SCHERER et GODOY, 2009).
_ En thérapeutique
Les HE possèdent de nombreuses activités biologiques. En phytothérapie, elles sont utilisées pour leurs propriétés antiseptiques contre les maladies infectieuses d’origine bactérienne. Elles possèdent également des propriétés cytotoxiques qui les rapprochent donc des antiseptiques en tant qu’agents antimicrobiens. Le thymol est un antiseptique très irritant, astringent et caustique (EL KALAMOUNI, 2010). Les HE sont largement utilisées pour traiter certaines maladies internes cutanées comme la syphilis et des maladies externes cutanées comme la lèpre (infections d’origine bactérienne ou virale, troubles humoraux ou nerveux).
_ Autres usages
En agriculture, les HE sont utilisées pour améliorer l’équilibre biologique des sols, d’où l’amélioration des rendements en même temps que celle de la santé de la plante et de la qualité de la production. Elles servent aussi à protéger les cultures en agissant comme insecticides ou activateurs de croissance. L’HE de Psidia altissima ou « dingadingana » est utilisée comme engrais biologique grâce à son apport en N-P-Ca-K (Azote-phosphoreCalcium-Potassium) (JOUHANNEAU, 1991).

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Table des matières

TABLE DES MATIERES
GLOSSAIRE
VII LISTE DES ABREVIATIONS
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
INTRODUCTION GENERALE
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I. GENERALITES SUR LES HUILES ESSENTIELLES
I.1. Définitions
I.2. Fonctions biologiques des huiles essentielles
I.3. Rôles et localisation chez la plante
I.4. Constituants chimiques
I.4.1. Les terpénoïdes
I.4.2. Les composés aromatiques
I.4.3. Les composées d’origines diverses
I.5. Toxicité des huiles essentielles
I.6. Utilisations des huiles essentielles
I.6.1. En parfumerie
I.6.2. En cosmétologie
I.6.3. En industrie alimentaire
I.6.4. En thérapeutique
I.6.5. Autres usages
I.7. Les différentes méthodes d’extraction des huiles essentielles
I.7.1. Méthodes d’extraction classique
I.7.1.1. L’hydrodistillation
I.7.1.2. L’hydrodiffusion
I.7.1.3. L’enfleurage
I.7.1.4. L’expression
I.7.2. Les méthodes d’extraction modernes
I.7.2.1. L’extraction par fluide supercritique
I.7.2.2. La distillation assistée au four à micro-ondes
I.7.2.3. L’extraction par des solvants organiques volatils

PREMIERE PARTIE : EXTRACTION ET CARACTERISATION PHYSICO–CHIMIQUE DE L’HUILE ESSENTIELLE
I. INTRODUCTION
II. MATERIELS ET METHODES
II.1. Matériels
II.1.1. Le matériel végétal
II.1.1.1. Classification
II.1.1.2. Description botanique
II.1.1.3. Description du genre Ocotea
II.1.1.4. Description de l’espèce Ocotea laevis Kost
II.1.1.5. Distribution géographique
II.1.1.6. Date et lieu de récolte
II.1.1.7. Conservation du matériel végétal
II.1.2. Les produits chimiques
II.2. Méthodes
II.2.1. Méthode d’extraction : l’hydrodistillation
II.2.1.1. Principe
II.2.1.2. Mode opératoire
II.2.2. Calcul du rendement
II.2.3. Méthodes de caractérisation physique
II.2.3.1. Détermination de la densité relative
II.2.3.1.1. Définition
II.2.3.1.2. Mode opératoire
II.2.3.1.3. Calcul de la densité relative
II.2.3.2. Détermination de l’indice de réfraction
II.2.3.2.1. Définition
II.2.3.2.2. Mode opératoire
II.2.3.2.3. Calcul de l’indice de réfraction
II.2.3.3. Détermination du pouvoir rotatoire
II.2.3.3.1. Définition
II.2.3.3.2. Mode opératoire
II.2.3.3.3. Calcul du pouvoir rotatoire
II.2.4. Méthodes de caractérisation chimique
II.2.4.1. Détermination de l’indice d’acide (IA)
II.2.4.1.1. Définition
II.2.4.1.2. Mode opératoire
II.2.4.1.3. Calcul de l’indice d’acide (IA)
II.2.4.2. Détermination de l’indice d’ester
II.2.4.2.1. Définition
II.2.4.2.2. Mode opératoire
II.2.4.2.3. Calcul de l’indice d’ester (IE)
II.2.4.3. Evaluation de la miscibilité à l’éthanol
II.2.4.3.1. Mode opératoire
II.2.4.4. Caractères organoleptiques
II.2.4.5. Criblage phytochimique de l’extrait des écorces d’Ocotea laevis Kost
II.2.4.5.1. Préparation des extraits à analyser
II.2.4.5.2. Détection des alcaloïdes (Tests de Mayer, Wagner, Dragendorff)24 a) Test de Mayer
b) Test de Wagner
c) Test de Dragendorff
II.2.4.5.3. Détection des saponosides (Test de mousse)
II.2.4.5.4. Détection des tanins et polyphénols (Test a la gélatine)
a) Test à la gélatine
b) Test à la gélatine salée
c) Test au chlorure ferrique
II.2.4.5.5. Détection des flavonoïdes et leucoantocyanes (Test de WILLSTATTER)…
II.2.4.5.6. Détection des désoxyoses (Test de KELLER-KILIANI)
II.2.4.5.7. Détection des steroïdes et triterpènes
II.2.4.5.8. Détection des stérols insaturés (Test de SALKOWSKI)
II.2.4.5.9. Détection des iridoides
II.2.4.6. Chromatographie en phase gazeuse (CPG)
II.2.4.6.1. Principe
II.2.4.6.2. Mode opératoire
III. RESULTATS
III.1. Cinétique d’extraction de l’huile essentielle
III.2. Rendement de l’huile essentielle
III.3. Caracteristiques physico-chimiques de l’huile essentielle
III.3.1. Densité relative
III.3.2. Indice de réfraction
III.3.3. Pouvoir rotatoire
III.3.4. Indice d’acide
III.3.5. Indice d’ester
III.3.6. Miscibilité à l’éthanol
III.3.7. Caractéristiques organoleptiques
III.4. Résultats du criblage phytochimique de la poudre des écorces d’Ocotea laevis Kost
III.5. Résultat de l’analyse chimique de l’huile essentielle par CPG/DIF
IV. DISCUSSION ET CONCLUSIONS
DEUXIEME PARTIE : ETUDE BIOLOGIQUE DE L’HUILE ESSENTIELLE
I. INTRODUCTION

II. MATERIELS ET METHODES
II.1. Matériels
II.1.1. Matériels biologiques
II.1.1.1. Les souris (animaux à sang chaud)
II.1.1.2. Les larves de moustique (animaux à sang froid)
II.1.1.3. Les microorganismes
II.1.1.3.1. Les souches de bactéries
II.1.2. Matériels de laboratoire
II.1.2.1. Les milieux de culture microbienne utilisée
II.1.2.2. Les disques d’antibiogramme
II.1.2.3. La verrerie
II.2. Méthodes
II.2.1. Tests de toxicité aiguë
II.2.1.1. Principe
II.2.1.2. Mode opératoire
II.2.2. Test sur les larves de moustique
II.2.2.1. Principe
II.2.2.2. Mode opératoire
II.2.3. Tests d’activité antibactérienne
II.2.3.1. Stérilisation
II.2.3.2. Méthode des disques en milieu solide ou aromatogramme
II.2.3.2.1. Principe
II.2.3.2.2. Mode opératoire
II.2.3.3. Evaluation de la concentration minimale inhibitrice en milieu solide…43
II.2.3.3.1. Principe
II.2.3.3.2. Mode opératoire
III. RESULTATS
III.1. Toxicité aiguë sur souris
III.2. Effets sur les larves de moustique
III.3. Résultats des tests d’activité antibactérienne de l’huile essentielle
III.3.1. Aromatogramme
III.3.2. CMI en milieu solide
IV. DISCUSSION ET CONCLUSIONS
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES
ANNEXES
RESUME

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