Chromatographie en Phase Gazeuse/Spectrométrie de Masse (CPG/SM)

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Propriétés physico-chimiques

Les huiles essentielles sont des substances odorantes volatiles contenues dans les végétaux. En général, elles sont liquides à la température ambiante. Leur densité est généralement inférieure à 1 ; leur indice de réfraction est souvent élevé; elles sont douées d’un pouvoir rotatoire. Peu solubles dans l’eau, elles sont solubles dans la plupart des solvants organiques. Elles peuvent être incolores ou colorées. Sensibles à l’altération, elles ont tendance à se polymériser pour former des produits résineux [11].

Composition chimique

Dans les plantes, les huiles essentielles n’existent quasiment que chez les végétaux supérieurs. Certaines familles en sont particulièrement riches :
Conifères, Myrtacées, Ombellifères, Labiées, Composées et Rutacées [12]. Elles peuvent se rencontrer dans tous les organes : sommités fleuries, écorces, racines, rhizomes, fruits, bois,….etc. La composition des huiles essentielles peut alors varier d’un organe à l’autre [13]. A l’intérieur d’une même espèce végétale, des variations chimiques (qualitatives et quantitatives) importantes peuvent être observées. Par ailleurs, elle 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 [12].
Les huiles essentielles sont constituées principalement de deux groupes de composés odorants distincts selon la voie métabolique empruntée ou utilisée. Il s’agit des terpènes (mono et sesquiterpènes), prépondérants dans la plupart des essences, et des composés aromatiques dérivés du phénylpropane. Ces terpènes peuvent être acycliques, monocycliques ou bicycliques. En général, une huile essentielle est un mélange d’hydrocarbures et de composés oxygénés dérivés de ces hydrocarbures [12].

Monoterpènes (C10)

Les monoterpènes (C10) sont les plus simples constituants des terpènes dont la majorité est rencontrée dans les huiles essentielles. Ils comportent deux unités isoprène (C5H8), selon le mode de couplage « tête-queue ».

Sesquiterpènes (C15)

Ce sont des dérivés d’hydrocarbures en C15H22 (assemblage de trois unités isoprènes). Il s’agit de la classe la plus diversifiée des terpènes qui se divisent en plusieurs catégories structurelles, acycliques, monocycliques, bicycliques, tricycliques, polycycliques.

Composés aromatiques

Une autre classe de composés volatils fréquemment rencontrés est celle des composés aromatiques dérivés du phénylpropane. Cette classe comporte des composés odorants bien connus comme la vanilline, l’eugénol et bien d’autres. Ils sont davantage fréquents dans les huiles essentielles d’Apiaceae et sont caractéristiques de celles du clou de girofle, de la vanille.

Intérêts thérapeutique, écologique et économique

Les huiles essentielles possèdent de nombreuses activités biologiques. En phytothérapie, elles sont utilisées pour leurs propriétés antiseptiques contre les maladies infectieuses d’origine bactérienne [14] et fongique [15] . Cependant, elles possèdent également des propriétés cytotoxiques [16] qui les rapprochent donc des antiseptiques et désinfectants en tant qu’agents antimicrobiens à large spectre. Dans les domaines phytosanitaires et agroalimentaires, les huiles essentielles ou leurs composés actifs pourraient également être employés comme agents de protection contre les champignons phytopathogènes [17] et les microorganismes envahissant les denrées alimentaires.
Les huiles essentielles jouent un rôle écologique dans les interactions végétales, végétale-animales et pourraient même constituer des supports de communication par des transferts de messages biologiques sélectifs [18]. En effet, elles contribuent à l’équilibre des écosystèmes, attirent les abeilles et les insectes responsables de la pollinisation, protègent les végétaux contre les herbivores et les rongeurs, possèdent des propriétés antifongiques, antibactériennes, allopathiques dans les régions arides et peuvent servir de solvants bioactifs des composés lipophiles [19].
Traditionnellement, les huiles essentielles sont présentes dans le processus de fabrication de nombreux produits finis destinés aux consommateurs. Ainsi, elles sont utilisées dans l’industrie agroalimentaire, dans la parfumerie et la cosmétique. L’homéopathie et l’aromathérapie sont des exemples courants d’usage d’huiles essentielles en médecine douce, et leur popularité s’est accrue d’une façon considérable ces dernières années [20].
La production mondiale d’huiles essentielles a récemment été estimée à plus de 110 000 tonnes. Néanmoins, les trois huiles essentielles les plus vendues dans le monde représentent près de 90 % de ce volume total, avec deux grands groupes : Les agrumes et les menthes. Le Brésil est le premier producteur mondial d’huiles essentielles en termes de volumes, le deuxième étant vraisemblablement l’Inde pour sa production d’huile essentielle de menthe développée notamment au nord de Delhi. L’Inde a d’ailleurs repris le leadership de cette production au détriment de la Chine. Elles représentent un gros chiffre d’affaire, même si l’écart des prix entre huiles essentielles reste très important. Si le prix d’une huile essentielle d’orange est estimé approximativement à 6 €/kg, le prix de l’huile essentielle de rose varie actuellement entre 6 000 et 7 000 €/kg [21].

Toxicité

Les huiles essentielles sont des substances très actives. A ce titre, elles doivent être utilisées avec vigilance, et toujours sur la base de connaissances fiables et suffisantes. Lorsqu’elle est utilisée pour traiter des malades, l’aromathérapie est une thérapeutique qui comporte, comme toute thérapeutique efficace, des risques, et implique une responsabilité professionnelle. Même si un grand nombre de molécules aromatiques ne présente aucune toxicité à dose physiologique et pharmacologique, certaines présentent une dangerosité pour le patient à des degrés bien différents. C’est le cas des furocoumarines contenues dans les huiles essentielles de Citrus.
Sur le plan général, la toxicité des molécules aromatiques est liée à la présence de certains sites fonctionnels oxygénés comme les cétones ou encore les aldéhydes. De plus les composés polyinsaturés (ayant des doubles liaisons C = C dans leur structure moléculaire) sont plus toxiques que les autres. Ainsi, nous allons énumérer les principales propriétés toxiques des huiles essentielles: vésicantes et nécrosantes; allergisantes [22] et hypersensibilisantes; photosensibilisantes [23]; hépatotoxiques [24] et carcinogénes [25].

Méthodes d’analyses

Méthodes de préparation

✓ Hydrodistillation
L’hydrodistillation est la méthode la plus couramment employée pour la préparation d’une huile essentielle [26]; dans son principe, elle correspond à une distillation hétérogène. Le procédé consiste à immerger la matière végétale dans un bain d’eau ; l’ensemble est ensuite porté à ébullition, à pression atmosphérique. Sous l’effet de la chaleur, les molécules odorantes contenues dans les glandes sécrétrices des végétaux sont libérées sous forme d’un mélange azéotropique. Bien que la plupart des constituants aient des températures d’ébullition supérieures à 100°C, ils sont entraînés mécaniquement avec la vapeur d’eau. Le refroidissement par condensation conduit à la séparation du mélange eau-huile essentielle par décantation. Le système « Clevenger », préconisé par la pharmacopée européenne [27], permet le recyclage de la phase aqueuse du distillat dans le bouilleur par cohobage [28]. Ainsi, l’eau et les molécules volatiles sont séparées, par leurs différences de densité, dans l’essencier en une phase aqueuse (hydrolat) et une phase organique surnageant (huile essentielle). La durée d’hydrodistillation, de trois à six heures en fonction de la matière végétale à traiter, peut avoir une influence sur le rendement en huile essentielle et sur sa composition chimique.
✓ Distillation par entraînement à la vapeur d’eau
Le principe de la distillation à vapeur saturée est analogue à l’hydrodistillation. Toutefois, le matériel végétal n’est pas en contact direct avec l’eau ; il est placé sur une grille perforée au-dessus de la base de l’alambic. Les composés volatils sont entraînés par la vapeur d’eau qui traverse le végétal ; ils sont ensuite séparés par décantation du distillat refroidi [26].
✓ Expression ou pressage à froid
L’expression à froid est la méthode la plus utilisée pour l’extraction des huiles essentielles de Citrus [30]. Le procédé d’expression à froid est utilisé uniquement pour l’obtention des huiles essentielles contenues dans les zestes d’agrumes [31]. Il s’agit d’un processus physique dans lequel les glandes à huile essentielle de la peau du fruit sont percées, broyées ou concassées mécaniquement afin de libérer l’essence. Cette méthode est économiquement plus rentable que l’hydrodistillation et permet d’éviter d’éventuelles dégradations hydro thermiques.

Etudes antérieures sur Melaleuca leucadendra

Botanique

Classification botanique

Melaleuca leucadendra est un arbre de la famille des myrtaceae, originaire d’Australie et d’Indonésie. La variante orthographique Melaleuca leucadendron a été autrefois utilisée. Depuis 1966, elle est bannie [47], car contraire au code international de la nomenclature botanique.
Jusqu’à la révision taxonomique du complexe Melaleuca leucadendra par Blake basée sur la morphologie florale et le type d’indumentum (poil), le nom a été utilisé dans un sens très large pour décrire l’un quelconque de plusieurs melaleucas à feuilles larges étroitement apparentés. Cette espèce a souvent été confondue avec des espèces proches, aux feuilles larges comme Melaleuca viridiflora, Melaleuca quinquenervia (niaouli) ou Melaleuca cajuputi (cajeput). Le botaniste australien Lyn Craven [48], spécialiste des mélaleucas australiens, considère que c’est un peu ironique que ces espèces proéminentes dans le paysage australien, connues sous le nom local de « broad-leaved paperbark », mélaleuques à larges feuilles, et si utiles pour leur bois et surtout les huiles essentielles que fournissent leurs feuilles, aient donné tant de fil à retordre aux botanistes pour être classées.
La famille des Myrtacées comprend environ 140 genres et plus de 3000 espèces dont un grand nombre est aromatique.
La classification botanique du Melaleuca Leucadendra est la suivante
– Regne : Plantea
– Sous-régne : Tracheobionta
– Division : Magnoliophyta
– Classe : Magnoliopsida
– Ordre : Myrtales
– Famille : Myrtaceae
– Genre : Melaleuca

Habitat et distribution géographique

M. leucadendra est originaire d’Australie (Australie-Occidentale, territoire du Nord, Queensland), des Moluques, de Papouasie-Nouvelle-Guinée et sur les iles de l’est de l’Indonésie [49].
Il croît partout où les eaux souterraines sont abondantes, le long des cours d’eau en Australie du nord, dans les zones marécageuses et dans la forêt tropicale humide [50]. Ils tolèrent les sols acides et infertiles. La formation de racines adventives est observée lorsqu’elles poussent dans des zones inondées. Les arbres présentent également une bonne tolérance au feu [51]. Il est aussi cultivé dans les parcs et le long des rues.

Description botanique

M. leucadendra est un grand arbre, pouvant faire jusqu’à 40 m de haut [52], à écorce blanchâtre, formée de plusieurs couches s’exfoliant en larges bandes. En raison de ses minces rameaux et feuilles retombantes, il est nommé « weeping tea tree », mélaleuca pleureur. Les jeunes rameaux sont couverts d’une pubescence blanchâtre [50].
Les feuilles étroitement lancéolées, très longues, de 7,5 à 27 cm de long [52], soit de 3,5 à 16 fois plus longues que larges, représentent parmi les plus longues du genre. Elles sont parcourues par 5 nervures longitudinales.
Les inflorescences sont des épis cylindriques, groupant les fleurs par trois. Les fleurs blanches possèdent de nombreuses étamines de 7 à 16 mm de long, rassemblées en 5 faisceaux opposés aux pétales. L’hypanthium est glabre alors que ceux du cajeput et du niaouli sont pubescents.
Le fruit est une capsule ligneuse, glabre, de plus de 4 mm de diamètre.

Utilisations thérapeutiques

M. leucadendra a été introduit en Inde et pousse dans les jardins et les parcs comme arbres d’ornement. Les feuilles de fraiches lors de la distillation donnent une huile essentielle communément appelée huile de cajuput et trouve une utilisation en médecine. L’huile est utilisée comme expectorant dans les laryngites et bronchites chroniques, également carminatives, les surdoses provoquent une irritation gastro-intestinale. La plante est également utilisée comme anthelminthique, en particulier contre les vers ronds [53].
En Indonésie, M. leucadendra est principalement planté pour la production d’huile essentielle à partir de ses feuilles. Cette huile est utilisée dans les remèdes à base de plantes, y compris les antiseptiques, les antispasmodiques, les antineuralgiques et les antirhumatismaux, et dans la fabrication de cosmétiques [54].
Cependant, il a été reboisé au Sénégal, plus particulièrement dans la région de Fatick pour lutter contre la salinisation des sols [55].

Composition chimique des huiles essentielles

La composition chimique des huiles essentielles de M. leucadendra a fait l’objet de plusieurs études ; portant en majeure partie sur les feuilles. Cette composition présente une variabilité chimique aussi bien qualitative que quantitative. Ainsi, à notre connaissance sept chémotypes ont été décrits dans la littérature :
✓ méthyleugénol
En 1988, Brophy et al. ont rapporté le méthyleugénol (99,0%) comme constituant principal des feuilles de M. leucadendra récoltées dans plusieurs localités du nord du Queensland en Australie [56]. Cette forte teneur en méthyleugénol (96,6%) a été également décrite dans les huiles essentielles en provenance du Brésil [57]. Tout récemment, Siddique et al. (2020) ont rapporté ce chemotype (95,4%) dans l’huile essentielle de Pakistan [58].
✓ méthylisoeugénol
Brophy et al. (1988) ont aussi rapporté dans leur étude le méthylisoeugénol (88,0%) comme seul constituant des huiles essentielles de feuilles de M. leucadendra [56].
✓ p−cymène/ −pinène
Un chémotype riche en p−cymène (23,7%) et en −pinène (13,1%) a été signalé dans l’huile essentielle de feuilles en provenance du Vietanam [59].
✓ 1,8-cinéole
En Indonésie, les huiles essentielles de feuilles de M. leucadendra à différents âges (5, 10 et 15 ans) étaient dominées par le 1,8-cinéole (44,76– 60,19%), l’α-terpinéol (5,93–12,45%), le limonène (4,45–8,85%) et le β-caryophyllène (3,78–7,64%) [54]. En Egypte, le 1,8-cinéole (64,30%) était également le principal constituant de l’huile essentielle des feuilles de M. leucadendra, suivi de l’α-terpinéol (11,02%) [60]. L’huile de M. leucadendra du Brésil était constituée de monoterpènes, dans lesquels le 1,8-cinéole était largement prédominant (49%), suivi de l’α-terpinéol (7,6%) et du terpinène-4-ol (4,3%)[61].
✓ viridiflorol/1,8 cinéole
Les principaux composés volatils identifiés dans l’huile de feuilles de M. leucadendra de Cuba ont été le viridiflorol (38,2%) et le 1,8-cinéole (21,3%) [62].
✓ 1,8−cinéole/β−eudesmol/−eudesmol
Le 1,8−cinéole (19,9%), le β−eudesmol (15,8%), l’α−eudesmol (11,3%), le viridifloral (8,9%) et le guaiol (9,0%) étaient les principaux constituants des huiles essentielles de feuilles d’Inde [53].
✓ 1,8-cinéole/épiglobulol/ −pinène
Une seule étude existe sur la composition en huile essentielle de M. leucadendra du Sénégal, qui rapporte le 1,8-cinéole (28,87%), l’épiglobulol (15,8%), le −pinène (12,22%) comme principaux constituants [63].

Propriétés biologiques des huiles essentielles

L’évaluation des activités biologiques de l’huile essentielle de M. leucadendra a fait l’objet de quelques d’études.
Pujiarti et al. (2011) ont évalué les effets antioxydants, antifongiques et physiologiques de l’huile essentielle de M. leucadendron riche en 1,8-cinéole (53,90%). Le test antioxydant in vitro avait montré que cette huile essentielle possédait une activité antioxydante (IC50: 4,24 mg/ml). Le test antifongique in vitro avait montré une activité antifongique relativement forte de cette huile contre les champignons phytopathogènes de F. oxysporum (IC50: 0,44 mg/ml), T. cucumeris (IC50: 0,97 mg/ml) et R. oryzae (IC50: 7,71 mg/ml). L’enquête sur l’effet de l’odeur de l’huile de M. leucadendron dans cette étude avait également montré le parfum fonctionnel de cette huile pour contrôler le comportement physiologique humain [64].
Farag et al. (2004) ont montré que l’huile essentielle de M. leucadendron riche en 1,8-cinéole (64,30%) possédaient des activités antimicrobiennes, antivirales, antifongiques et antioxydantes [60].
En 2020, Saddique et al. ont évalué les activités antibactériennes et antioxydantes de l’huile essentielle de M. leucadendra principalement constituée de méthyleugénol (95,4%). Des études antibactériennes in vitro ont été effectuées par méthode de diffusion et de microdilution sur puits d’agar et les huiles essentielles testées ont présenté des effets bactériostatiques et bactéricides contre les agents pathogènes d’origine alimentaire testés à 4–8 µg/ml. Le dosage temporel avait montré un effet bactéricide significatif de l’huile pendant quatre semaines. Le potentiel antioxydant a été évalué par l’activité de piégeage des radicaux libres L’huile avait montré une forte activité antioxydante avec environ 89,0–89,5% d’inhibition du radical 2,2-diphényl-1-picrylhydrazyle.

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I. Généralités sur les huiles essentielles
I.1. Définition
I.2. Propriétés physico-chimiques
I.3. Composition chimique
I.3.1. Monoterpènes (C10)
I.3.2. Sesquiterpènes (C15)
I.3.3. Composés aromatiques
I.4. Intérêts thérapeutique, écologique et économique
I.5. Toxicité
I.6. Méthodes d’analyses
I.6.1. Méthodes de préparation
I.6.2. Méthodes de séparation, d’identification et de quantification
II. Etudes antérieures sur Melaleuca leucadendra
II.1. Botanique
II.1.1. Classification botanique
II.1.2. Habitat et distribution géographique
II.1.3. Description botanique
II.2. Utilisations thérapeutiques
II.3. Composition chimique des huiles essentielles
II.4. Propriétés biologiques des huiles essentielles
DEUXIEME PARTIE : TRAVAIL EXPERIMENTAL
I. MATERIEL ET METHODES
I.1. Cadre d’étude
I.2. Echantillonnage
I.3. Préparation de l’huile essentielle
I.4. Méthodologie d’analyse du laboratoire
I.4.1. Chromatographie en Phase Gazeuse (CPG)
I.4.2. Chromatographie en Phase Gazeuse/Spectrométrie de Masse (CPG/SM)
I.4.3. Identification des constituants chimiques
II. Résultats et discussion
II.1. Rendements
II.2. Composition chimique
CONCLUSION
REFERENCES

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