Eco-extraction du végétal pour la mise au point de médicaments en phytothérapie

Green extraction of medicinal plants for the drug development in phytotherapy

• Auteur / Autrice : Leo Lajoie
• Direction : Anne-Sylvie Fabiano-Tixier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Doctorat sciences agronomiques (ed 536
• Date : Soutenance le 07/07/2023
• Etablissement(s) : Avignon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sécurité et Qualité des Produits d'Origine Végétale (Avignon ; 1967-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Piccerelle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Béatrice Baghdikian, Pierre Bauduin, Philippe Robinet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Giancarlo Cravotto, Werner Kunz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Projets de développement industriel

Phytothérapie

Plantes médicinales

Chimie verte

Extraction (chimie)

Mots clés libres

Eco-Extraction

Plantes médicinales

Phytothérapie

Techniques d'intensification

Transposition industrielle

Green extraction

Medicinal plants

Phytotherapy

Intensification technologies

Industrial scale-Up

Résumé

Le contexte actuel de réchauffement climatique et de crise sanitaire ne cesse d’accroître la demande des consommateurs en produits de santé naturelle. Ainsi, les compléments alimentaires à base de plantes médicinales peuvent répondre à ces attentes. L’obtention de tels produits nécessite généralement une ou plusieurs étapes d’extraction végétale permettant de concentrer les molécules bioactives d’intérêt pharmacologique. Historiquement et malheureusement encore aujourd’hui, certains procédés d’extraction ont recours à des solvants toxiques à la fois pour l’environnement, les industriels ainsi que les consommateurs. Il est donc important de substituer ces solvants principalement pétrochimiques par des solvants verts biosourcés et plus globalement d’appliquer les 6 principes de l’éco-extraction pour garantir la production d’un extrait végétal le plus vertueux possible pour l’homme et l’environnement. Dans un premier temps, ce manuscrit rappelle en quoi l’eau est considérée comme le solvant vert par excellence et peut à ce titre être utilisée en éco-extraction. Toutefois, l’eau pure employée en conditions normales de pression et de température ne permet généralement pas une extraction efficace des molécules bioactives d’intérêt. C’est pourquoi il est important de chercher à améliorer ce solvant en jouant sur des paramètres physiques et/ou chimiques avant de l’intégrer à un procédé pertinent d’éco-extraction développé à l’échelle industrielle. A ce titre, les méthodes d’amélioration du pouvoir solvant de l’eau les plus performantes en extraction végétale ont été présentées, analysées et comparées. A la lumière de ces méthodes et notamment de récents résultats de recherches particulièrement pertinents, un nouveau procédé de production de compléments alimentaires a été étudié. La partie expérimentale s’est donc focalisée sur le développement d’un solvant aqueux comestible, permettant une éco-extraction efficace des composés bioactifs d’intérêt. De plus, de par sa composition innovante, ce solvant a pu être séché pour permettre l’obtention d’un extrait sec. Ce dernier a ensuite été soumis à des tests de compressions directs pour tenter d’obtenir des comprimés naturels compatibles avec une certification biologique. Les caractéristiques pharmaco-techniques de ces comprimés ont été étudiées, de même que la composition et la structure chimiques des écoextraits. Bien que des optimisations et investigations complémentaires demeurent nécessaires afin d’envisager une implémentation à l’échelle industrielle, des résultats prometteurs ont été obtenus aux différentes étapes de production étudiées. Il a notamment été montré au travers de cette thèse, que l’eau modifiée à l’aide de produits alimentaires, était capable d’extraire efficacement une grande diversité de molécules bioactives tout en permettant l’obtention de poudres potentiellement valorisables sous forme de comprimés.

The current context of global warming and health crisis is increasing consumer demand for natural health products. Thus, food supplements based on medicinal plants can meet these expectations. Obtaining such products generally requires one or more plant extraction steps to concentrate the bioactive molecules of pharmacological interest. Historically, and unfortunately still today, some extraction processes use solvents that are toxic for the environment, industry andconsumers. It is therefore important to replace these mainly petrochemical solvents with green biobased solvents and, more generally, to apply the 6 principles of green extraction to guarantee the production of a plant extract that is as virtuous as possible for humans and the environment. Firstly, this manuscript recalls how water is considered the greenest solvent and can therefore be used in green extraction. However, pure water used under normal conditions of pressure andtemperature does not generally allow an efficient extraction of the bioactive molecules of interest. This is why it is important to try to improve this solvent by modifying some physical and/or chemical parameters before integrating it into a green extraction process developed on an industrial scale. In this respect, the most effective methods for improving the solvent power of water in plant extraction were presented, analysed and compared. In the light of these methods and in particular of recent relevant research results, a new process for the production of food supplements was studied. The experimental part focused on the development of an edible aqueous solvent, allowing an efficient green extraction of bioactive compounds of interest. Moreover, due to its innovative composition, this solvent could be dried to obtain a dry extract. The latter was then subjected to direct compression tests in an attempt to obtain natural tablets compatible with organic certification. The pharmaco-technical characteristics of these tablets were studied, as well as the chemical compositionand structure of the green extracts. Although further optimisations and investigations are still needed in order to consider an industrial scale implementation, promising results have been obtained at the different production steps studied. In particular, it was shown throughout this thesis that water modified with food products was capable of efficiently extracting a wide range of bioactive molecules while allowing the production of potentially relevant powders in tablet form.