TITRE : Nouveau procédé de préparation d’un agent répulsif d’insectes
La présente invention concerne un nouveau procédé de synthèse d’un agent répulsif d’insectes, en particulier du p-menthane-3,8-diol.
La présente invention concerne également une composition comprenant un agent répulsif d’insectes, en particulier du p-menthane-3,8-diol ; ainsi que l’utilisation de cette composition en tant qu’agent répulsif d’insectes, en particulier des moustiques.
ETAT DE LA TECHNIQUE
La mondialisation des échanges, commerciaux ou passagers, est une cause importante d’introduction d’insectes envahissants. Ainsi, au cours des dernières décennies, la répartition géographique des arthropodes hématophages, et en particulier des moustiques porteurs de maladies à vecteur, a considérablement augmenté. Ils représentent un problème de santé majeur dans la mesure où ils transmettent des agents pathogènes à l'origine d'épidémies alarmantes.
Parmi ces insectes envahissants, le moustique tigre, ou Aedes albopictus, importé accidentellement d’Asie du Sud-Est, a trouvé un terrain favorable en Europe, en Chine et dans l’océan indien. Son adaptation est particulièrement préoccupante, car il est un vecteur potentiel de 20 maladies handicapantes, voire mortelles telles que le chikungunya, la dengue et zika.
En l'absence de vaccins pour la plupart des maladies transmises par les moustiques, l'utilisation d’agents répulsifs est la principale mesure pour éviter les contacts homme-moustique.
Deux types de répulsifs existent à l’heure actuelle, les agents de synthèse et les produits naturels.
Les répulsifs synthétiques sont les répulsifs anti-moustiques les plus utilisés. L’agent de synthèse le plus actif contre le moustique tigre est le DEET ou N, N diéthyl-meta-toluamide. Toutefois, si son efficacité est reconnue, sa toxicité pour le système nerveux l’est également. Il inhibe l’acétylcholinestérase, une enzyme indispensable dans la transmission synaptique cholinergique des insectes mais également des mammifères (Corbel et al., 2009). Cet effet est à comparer à celui des pesticides organophosphorés ou des carbamates ; et un usage répété du DEET
en combinaison avec d’autres substances est déconseillé pour les enfants de moins de 12 ans et les femmes enceintes.
Ces préoccupations concernant la sécurité pour les consommateurs et la résistance aux moustiques de ces répulsifs synthétiques ont conduit à une demande croissante d'alternatives naturelles.
Parmi les nombreux produits naturels existants, seul le p-menthane-3,8-diol (PMD) a une activité répulsive intéressante. Il a été démontré qu’une formulation à 20% de PMD procure une protection de 7 à 8 heures contre Aedes albopictus, similaire à un produit contenant 15% de DEET (Barnard DR, Xue R-D (2004) Laboratory évaluation of mosquito repellents against Aedes albopictus, Culex nigripalpus, and Ochierotatus triseriatus (Diptera: Culicidae). J Med Entomol 41 (4):726-730), tout en ayant une toxicité faible et aucun effet indésirable, à l'exception de l'irritation des yeux, qui est observée pour tous les principes actifs naturels non toxiques.
Ce composé organique peut être extrait de l’huile essentielle d’eucalyptus citronné ( Corymbia citriodora), qui est une espèce endémique d’Australie. Toutefois, une quantité limitée (de l’ordre de 1%) de PMD est présente dans cette huile essentielle. Compte tenu de la distribution géographique restreinte d'Eucalyptus citriodora, le développement de la production naturelle de PMD ne peut répondre à la demande du marché. C'est pourquoi la majorité des PMD utilisés dans les répulsifs sont issus de processus synthétiques.
Le PMD peut être synthétisé à partir d’une matière première naturelle et abondante : le citronellal. Cette synthèse comprend deux étapes : 1 ) la réaction ène-carbonyle intramoléculaire du citronellal pour donner l’isopulégol, suivi de 2) l'addition de H20 sur l'isopulégol intermédiaire.
De nombreux travaux relatifs à cette synthèse ont été menés.
Par exemple, US 5 959 161 décrit la synthèse en phase aqueuse du PMD en présence d’acide sulfurique H2SO4 à partir de citronellal. De nombreuses variantes ont également été proposées pour favoriser l’obtention du stéréoisomère cis du PMD, réputé comme ayant une meilleure activité répulsive que le stéréoisomère trans (WO 9202136).
D’autre part, la synthèse du PMD catalysée par un acide de Lewis a été moins étudiée, car elle est nettement moins efficace. Par exemple, l'utilisation de Mo(CO)5OTf)2 dans du DME a été décrite (J. Org. Chem. 1999, 64, 2765-2775). Au bout de 48 heures, 80% de stéréoisomères cis du PMD ont été obtenus, mais la
préparation des complexes catalytiques utilisés dans ces synthèses est délicate, dangereuse et coûteuse.
Ainsi, de manière générale, les procédés de production de PMD synthétique impliquent l’utilisation de réactifs corrosifs, tel que le H2SO4, et/ou l'utilisation de solvants toxiques tels que le dichlorométhane, le toluène, le benzène ou le DME, ainsi que des étapes de neutralisation et/ou de purification générant des déchets.
De ce fait, l’utilisation de catalyseurs naturels a également été testée afin de développer des procédés plus écologiques.
EP2862442 décrit par exemple l’utilisation de l’acide citrique comme catalyseur de la réaction de transformation du citronellal en PMD. Cependant, la solubilité des acides carboxyliques dans la phase organique a nécessité un traitement final du mélange réactionnel, ce qui a généré des déchets (solvant et sels inorganiques). Cette étape de neutralisation a conduit à un facteur de Sheldon non satisfaisant d’un point de vue écologique (rapport entre la masse des déchets sur la masse obtenue de produit souhaité).
Ainsi, bien que certaines synthèses permettant d’obtenir du PMD soient bio inspirées, la qualification de « naturel » attribuée au PMD obtenu selon ces méthodes est très souvent discutable, car si elles sont soigneusement examinées, il est constatable que ces méthodes sont loin d’être respectueuses de l’environnement.
BUTS DE L’INVENTION
Ainsi, il existe un besoin de fournir un procédé de préparation d’un agent répulsif d’arthropodes hématophages, et en particulier des moustiques, qui répondent à un ou plusieurs des problèmes techniques ci-dessus, et en particulier de fournir un procédé de préparation d’un agent répulsif d’arthropodes hématophages, et en particulier des moustiques, qui soient plus respectueux de l'environnement, plus sûr et efficace en comparaison des procédés de préparation existants.
II existe également un besoin de fournir une composition comprenant un agent répulsif d’insectes, en particulier du p-menthane-3,8-diol, qui soit efficace pour repousser des arthropodes hématophages, et en particulier des moustiques, notamment le moustique tigre.
Ainsi, un objectif de la présente invention est de fournir un procédé permettant de préparer le p-menthane-3,8-diol d’une manière efficace et qui améliore son impact du point de vue écologique.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir une composition comprenant notamment du p-menthane-3,8-diol, et de fournir une composition pouvant être utilisée en tant qu’agent répulsif contre les arthropodes hématophages, en particulier les moustiques, ledit agent répulsif étant plus efficace que ceux de l’état de la technique.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
La présente invention concerne un procédé de préparation du p-menthane- 3,8-diol, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
a. préparation d’une solution aqueuse comprenant entre 0,05% et 5% en masse, de préférence entre 0,05% et 2% en masse, préférentiellement entre 0,05% et 1% en masse, encore plus préférentiellement entre 0,05% et 0,5% en masse d’un sel d’ammonium, ledit sel d’ammonium étant caractérisé en ce qu’il est choisi parmi le groupe formé par un sel d’ammonium d’acide aminé, et en particulier un chlorhydrate d’acide aminé, un sel d’ammonium de vitamine B, et en particulier un chlorhydrate de vitamine B, et l’un quelconque de leurs dérivés, en particulier un sel d’ammonium d’ester d’acide aminé, ou un sel d’ammonium d’ester de vitamine B, ou est défini par la formule (I) suivante :
R1
U X
N
R4 i R2
(i)
dans laquelle Ri représente un benzyle, éventuellement substitué, ou Ri représente un alkyle, linéaire ou ramifié, éventuellement cyclisé, saturé ou insaturé, éventuellement substitué, comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, préférentiellement de 2 à 4 atomes de carbone, et R2, R3 et R4 représentent un hydrogène ou un groupement méthyle, et X représente un atome de chlore, de brome ou un groupement OR’, R’ étant un groupement alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone,
b. ajout de citronellal à la solution aqueuse obtenue à l’étape a), et obtention d’un mélange,
c. agitation et chauffage du mélange obtenu à l’étape b),
d. décantation du milieu réactionnel obtenu à l’issu de l’étape c) et obtention d’au moins deux phases, et
e. séparation desdites au moins deux phases obtenues à l’étape d), et obtention d’au moins une phase aqueuse et d’au moins une phase organique, ladite phase organique comprenant au moins du p-menthane-3,8-diol.
De préférence, Ri représente un alkyle, linéaire ou ramifié, éventuellement cyclisé, saturé ou insaturé, éventuellement substitué, comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, préférentiellement de 2 à 4 atomes de carbone.
Au sens de la présente invention, le p-menthane-3,8-diol (PMD) correspond au (2-hydroxypropan-2-yl)-5-méthylcyclohexan-1 -ol, sous la forme d’au moins un de ses stéréoisomères ou l’un quelconque de leurs mélanges.
Le PMD existe sous la forme de huit stéréoisomères l-a, l-b, l-c, l-d, l-e, l-f, I- g, l-h de formule suivante :
Selon l’invention, les isomères cis du PMD correspondent à un mélange de stéréoisomères du PMD comprenant au moins un stéréoisomère choisi parmi les stéréoisomères l-a, l-c, l-e et l-g.
Selon l’invention, les stéréoisomères trans du PMD correspondent à un mélange de stéréoisomères du PMD comprenant au moins un stéréoisomère choisi parmi les stéréoisomères l-b, l-d, l-f et l-h.
Selon l’invention, un acide aminé est un composé comprenant à la fois au moins une fonction acide carboxylique -COOH, et au moins une fonction amine primaire -IMH2 ou au moins une fonction amine secondaire -NH-.
Selon l’invention, une vitamine B est une des huit vitamines suivantes : la vitamine B1 aussi appelée thiamine, la vitamine B2 aussi appelée riboflavine, la vitamine B3 aussi appelée niacine, la vitamine B5 aussi appelée acide pantothénique, la vitamine B6 aussi appelée pyridoxine, la vitamine B8 aussi appelée biotine, la vitamine B9 aussi appelée acide folique et la vitamine B12 aussi appelée cobalamines.
Selon l’invention, un sel d’ammonium est un composé ionique comprenant un anion X- et un cation comprenant au moins une fonction cationique -+NH3 ou -+NH2- , X représentant un atome de chlore, de brome ou un groupement OR’, R’ étant un groupement alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone.
De préférence, le sel d’ammonium est choisi parmi le groupe constitué d’un sel d’ammonium d’acide aminé et d’un sel d’ammonium de vitamine B.
De manière avantageuse, le sel d’ammonium d’acide aminé est un chlorhydrate d’acide aminé.
De manière avantageuse, le sel d’ammonium de vitamine B est un chlorhydrate de vitamine B.
Par « chlorhydrate », on entend au sens de la présente demande une substance qui associe une ou plusieurs molécules de chlorure d’hydrogène.
Selon l’invention, un chlorhydrate d’acide aminé est un composé ionique comprenant un anion Cl et un cation comprenant un acide aminé, ledit acide aminé comprenant au moins une fonction amine primaire -IMH2 ou au moins une fonction amine secondaire -NH- sous la forme -+NH3 ou -+NH2-
Selon l’invention, un sel d’ammonium de vitamine B est un composé ionique dans lequel au moins une fonction amine primaire -IMH2 ou au moins une fonction amine secondaire -NH- de la vitamine B est sous la forme d’un cation.
Selon l’invention, on entend par « dérivé » notamment des dérivés organiques, et en particulier des composés conservant essentiellement l’activité du composé dont il est dérivé.
De préférence, le dérivé de sel d’ammonium d’acide aminé est un sel d’ammonium d’ester d’acide aminé. Un ester d’acide aminé est défini comme un
acide aminé comprenant au moins une fonction ester, ladite fonction ester étant obtenue par estérification d’au moins une fonction acide carboxylique dudit acide aminé.
De préférence, le dérivé de sel d’ammonium de vitamine B est un sel d’ammonium d’ester de vitamine B. Un ester de vitamine B est défini comme une vitamine B comprenant au moins une fonction ester, ladite fonction ester étant obtenue par estérification d’au moins une fonction acide carboxylique de ladite vitamine B.
De préférence, le composé de formule (I) est un chlorhydrate de bétaïne.
Par « bétaïne », on entend au sens de la présente invention un composé zwitterionique dont l’atome d’azote portant la charge positive ne porte pas d’atome d’hydrogène et n’est pas adjacent à l’atome portant la charge négative.
De préférence, la bétaïne est le 2-triméthylammonioacétate (CAS : 107-43-7).
Au sens de la présente invention, le citronellal correspond au 3,7-diméthyloct- 6-èn-1 -al (numéro CAS : 106-23-0), sous une de ses deux formes énantiopures ou en mélange racémique.
De préférence, l’étape c) du procédé selon l’invention s’effectue à une température comprise entre 50°C et 90°C, de préférence comprise entre 60°C et 80°C, par exemple pendant une durée comprise entre 30 minutes et 10 heures, de préférence comprise entre 1 h et 8h.
Selon une alternative ou en complément, l’étape c. du procédé selon l’invention s’effectue sous ultra-sons, à une fréquence comprise entre 20 Hz et 60 Hz.
De préférence, le procédé selon l’invention est caractérisé en ce que le dérivé de sel d’ammonium d’acide aminé comprend au moins une fonction ester COOR, R étant un alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, de préférence de 1 à 5 atomes de carbone, de préférence R est un groupement méthyle.
De manière préférentielle, le procédé selon l’invention est caractérisé en ce qu’un sel d’ammonium d’acide aminé est choisi parmi les chlorhydrates d’histidine, de guanine et de glycine, de préférence parmi les chlorhydrates d’histidine et de glycine.
Au sens de la présente invention, l’histidine correspond à l’acide 2-amino-3- (1 H-imidazol-4-yl)propanoïque, sous une de ses deux formes énantiopures ou en mélange racémique.
Au sens de la présente invention, la guanine correspond au 2-amino-1 ,9- dihydro-6H-purin-6-one (n°CAS : 73-40-5).
Au sens de la présente invention, la glycine correspond à l’acide 2- aminoéthanoïque (n°CAS : 56-40-6).
De préférence, le procédé selon l’invention est caractérisé en ce que le groupement R1 est un groupement alkyle linéaire saturé, comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, et comprenant en outre une fonction acide carboxylique, de préférence en position terminale dudit groupement alkyle.
De préférence, R1 est un groupement alkyle linéaire saturé comprenant de 1 à 6 atomes de carbone, préférentiellement de 1 à 3 atomes de carbone, et comprend en outre une fonction acide carboxylique, de préférence en position terminale dudit groupement alkyle.
De manière avantageuse, R1 est un groupement éthyle comprenant une fonction acide carboxylique en position terminale. D’une manière préférée, le procédé selon l’invention est caractérisé en ce que le sel d’ammonium est choisi parmi le dichlorhydrate d’histidine O-méthylée, le chlorhydrate de guanine, le chlorhydrate de glycine O-méthylée, le dichlorhydrate de vitamine B1 , le chlorhydrate de vitamine B6 et le chlorhydrate de 2- triméthylammonioacétate.
Selon un premier mode de réalisation, le sel d’ammonium est choisi parmi le dichlorhydrate d’histidine O-méthylée (H) et le chlorhydrate de glycine O-méthylée (G) de formule suivante :
Selon un autre mode de réalisation, le sel d’ammonium est le dichlorhydrate de vitamine B1 (V) de formule suivante :
Selon un autre mode de réalisation encore, le sel d’ammonium est le chlorhydrate de bétaïne (B) de formule suivante :
De préférence, le procédé selon l’invention est caractérisé en ce que le citronellal est utilisé sous forme d’une huile essentielle, de préférence choisie parmi le groupe constitué d’huiles essentielles provenant des espèces : Eucalyptus citriodora, Cymbopogon winternianus, Melissa officinalis ou Citrus hystix, de préférence provenant des espèces Eucalyptus citriodora, Cymbopogon winternianus ou Citrus hystix.
Par « huile essentielle », on entend au sens de la présente demande une substance odorante volatile produite par certaines plantes et pouvant être extraite, de préférence par hydrodistillation, sous forme de liquide.
Avantageusement, le procédé selon l’invention est caractérisé en ce que la phase organique obtenue à l’issue de l’étape e) comprend en outre au moins un composé choisi parmi le citronellal, l’isopulégol et un acétal, ledit acétal étant produit par réaction entre le citronellal et le p-menthane-3,8-diol.
Au sens de la présente invention, l’isopulégol correspond au 5-méthyl-2-prop- 1 -èn-2-ylcyclohexan-1 -ol, sous la forme d’au moins un de ses stéréoisomères ou l’un quelconque de leurs mélanges.
Au sens de la présente invention, un acétal est un composé produit par réaction d’acétalisation entre la fonction aldéhyde du citronellal et les deux fonctions hydroxyles du PMD.
De préférence, l’acétal correspond au composé (Ac) de formule suivante :
sous la forme d’au moins un de ses stéréoisomères ou l’un quelconque de leurs mélanges.
De manière encore plus avantageuse, le procédé selon l’invention est caractérisé en ce que la phase organique obtenue à l’issue de l’étape e) comprend en outre au moins un composé choisi parmi le linalool, le citronellol et le géraniol.
Au sens de la présente invention, le linalool correspond au composé 3,7- diméthylocta-1 ,6-dién-3-ol, sous une de ses deux formes énantiopures ou en mélange racémique.
Au sens de la présente invention, le citronellol correspond au 3,7-diméthyloct-
6-èn-1 -ol (numéro CAS : 106-22-9) sous une de ses deux formes énantiopures ou en mélange racémique.
Au sens de la présente invention, le géraniol correspond au trans- 3,7- diméthyl-2,6-octadién-1 -ol (numéro CAS : 106-24-1 ).
De préférence, le procédé selon l’invention comprend en outre une étape f) d’ajout d’au moins un composé choisi parmi le citronellol, le géraniol, le terpinéol et le caryophyllène à la phase organique comprenant du p-menthane-3,8-diol obtenue à l’étape e).
Au sens de la présente invention, le terpinéol correspond au composé 2-(4- méthyl-1 -cyclohex-3-ényl)propan-2-ol, sous la forme d’au moins un de ses stéréoisomères ou l’un quelconque de leurs mélanges.
Au sens de la présente invention, le caryophyllène correspond au (1 R,4E,9S)- 4,1 1 ,1 1 -triméthyl-8-méthylidènebicyclo[7.2.0]undéc-4-ène.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention est caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape f) d’ajout d’au moins un composé choisi parmi le terpinéol et le caryophyllène à la phase organique comprenant du p-menthane-3,8-diol obtenue à l’étape e).
Selon un autre mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention est caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape f) d’ajout de citronellol et de géraniol à la phase organique comprenant du p-menthane-3,8-diol obtenue à l’étape e).
Selon un mode de réalisation, le procédé de l’invention est mis en oeuvre en l’absence d’acide fort.
Par acide fort, on entend est un acide qui, en solution aqueuse, se dissocie totalement en ions H+ et en une base faible, dite base conjuguée de l'acide. Un acide fort présente un pKa d’une valeur inférieure ou égale à 0. A titre d’exemple, l’acide sulfurique, l’acide sulfonique, l’acide chlorhydrique ou l’acide nitrique sont des acides forts.
La présente invention concerne également une composition susceptible d’être obtenue par le procédé selon l’invention, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins du p-menthane-3,8-diol, et éventuellement au moins un composé choisi parmi le citronellal, l’isopulégol, et un acétal, ledit acétal étant produit par réaction entre le citronellal et le p-menthane-3,8-diol.
De préférence, la composition selon l’invention comprend :
- de 35% à 100% en moles, de préférence de 50 à 99% en moles, préférentiellement de 70 à 98% en moles de p-menthane-3,8-diol, et éventuellement
- de 0,1 à 40% en moles, de préférence de 0,5 à 20% en moles, préférentiellement de 1 à 10% en moles de citronellal, et éventuellement
- de 1 à 30% en moles, de préférence de 1 à 20% en moles, préférentiellement de 1 à 15% en moles d’isopulégol, et éventuellement
- de 0,1 à 20% en moles, de préférence de 0,5 à 10% en moles, préférentiellement de 1 à 5% en moles d’acétal.
Préférentiellement, la composition selon l’invention comprend au moins 70% en moles de p-menthane-3,8-diol par rapport au nombre de moles total de la composition, du citronellal et un acétal, et éventuellement de l’isopulégol, ledit acétal étant produit par réaction entre le citronellal et le p-menthane-3,8-diol.
De manière avantageuse, la composition selon l’invention comprend de 70 à 98% en moles de p-menthane-3,8-diol par rapport au nombre de moles total de la composition.
De manière encore plus avantageuse, la composition selon l’invention comprend par rapport au nombre de moles total de la composition:
- de 70 à 98% en moles de p-menthane-3,8-diol,
- de 0,1 à 40% en moles, de préférence de 0,5 à 20% en moles, préférentiellement de 1 à 10% en moles de citronellal,
- de 0,1 à 20% en moles, de préférence de 0,5 à 10% en moles, préférentiellement de 1 à 5% en moles d’acétal, et éventuellement,
- de 1 à 30% en moles, de préférence de 1 à 20% en moles, préférentiellement de 1 à 15% en moles d’isopulégol.
De préférence, la composition selon l’invention est caractérisée en ce que le p-menthane-3,8-diol est présent sous la forme d’au moins un de ses stéréoisomères.
Les stéréoisomères du p-menthane-3,8-diol sont tels que définis ci-dessus.
De préférence, la composition selon l’invention est caractérisée en ce que le p-menthane-3,8-diol est présent sous la forme d’un mélange de stéréoisomères cis et trans, ledit mélange comprenant de 10 à 90 % en moles, de préférence de 20 à 80% en moles de stéréoisomères cis, et de 10 à 90% en moles, de préférence de 20 à 80% en moles de stéréoisomères trans.
De préférence, la composition selon l’invention comprend en outre de 0,1 à 10% en moles, de préférence de 0,5% à 5% en moles de terpinéol.
De préférence, la composition selon l’invention comprend en outre de 0,1 à 10% en moles, de préférence de 0,5% à 5% en moles de caryophyllène.
De préférence, la composition selon l’invention comprend en outre de 0,1 à 15% en moles, de préférence de 0,5% à 5% en moles de linalool.
De préférence, la composition selon l’invention comprend en outre de 0,1 à 40% en moles, de préférence de 1 à 30% en moles, préférentiellement de 2 à 20% en moles de citronellol.
De préférence, la composition selon l’invention comprend en outre de 0,1 à 40% en moles, de préférence de 1% à 35% en moles de géraniol.
La présente invention concerne également l’utilisation de la composition selon l’invention en tant qu’agent répulsif d’au moins un insecte.
La présente invention concerne également l’utilisation de la composition selon l’invention en tant qu’agent répulsif d’au moins un arthropode hématophage.
Par « agent répulsif d’au moins un insecte », on entend au sens de la présente invention un composé ou une composition permettant d’éloigner efficacement de leur « cible » (hommes ou animaux) un insecte.
Par « agent répulsif d’au moins un arthropode hématophage », on entend au sens de la présente invention un composé ou une composition permettant d’éloigner efficacement de leur « cible » (hommes ou animaux) un arthropode hématophage.
L’agent répulsif peut être sous forme d’une lotion, d’une crème, d’un applicateur à bille ou d’un spray.
D’une manière préférée, dans l’utilisation de la composition selon l’invention en tant qu’agent répulsif d’au moins un insecte, l’insecte est choisi parmi le groupe constitué des moustiques, des tiques et des midges.
De manière avantageuse, dans l’utilisation de la composition selon l’invention en tant qu’agent répulsif d’au moins un insecte, l’insecte est choisi parmi les moustiques, de préférence du genre Aedes, Anopheles, ou Culex, de préférence le moustique est Aedes albopictus.
D’une manière préférée, dans l’utilisation de la composition selon l’invention en tant qu’agent répulsif d’au moins un arthropode hématophage, l’arthropode
hématophage est choisi parmi le groupe constitué des moustiques, des tiques et des midges.
De manière avantageuse, dans l’utilisation de la composition selon l’invention en tant qu’agent répulsif d’au moins un arthropode hématophage, l’arthropode hématophage est choisi parmi les moustiques, de préférence du genre Aedes, Anopheles, ou Culex, de préférence le moustique est Aedes albopictus.
L’invention va maintenant être décrite grâce aux exemples suivants, non limitatifs.
EXEMPLES
Le citronellal, les sels d’ammonium (H), (G), (V) et (B), le N, N diéthyl-meta- toluamide (DEET), le PMD commercial cis/trans 75/25 (issu citronellal RS), le caryophyllène le citronellol, le géraniol et le terpinéol proviennent de chez Sigma- Aldrich.
L’acétal de formule (Ac), les PMD commerciaux cis/trans 75/25 (issu du citronellal R, citronellal S), le PMD cis, le PMD trans, l’isopulégol ont été obtenus par séparation chromatographique du mélange obtenu par réaction entre le citronellal et le sel d’ammonium (B).
Les huiles essentielles d 'Eucalyptus citriodora, de Cymbopogon winteranius ou de Citrus hystrix proviennent de la Compagnie des Sens.
Toutes les huiles essentielles sont certifiées BIO selon le référentiel COSMOS Organic par Ecocert Greenlife et garanties 100% pure, naturelle et intégrale.
Exemple 1 : Production de PMD à partir de citronellal pur
Le PMD peut être produit à partir du citronellal pur en présence d’un sel d’ammonium tel que défini selon l’invention.
Pour cela, 2,5 mL de citronellal sont ajoutés à 10 mL d’une solution aqueuse comprenant entre 0,05% et 0,4% en masse d’un sel d’ammonium. Le mélange est agité pendant 6 heures à 70°C, ou pendant 2 heures à 70°C sous ultra-sons, puis décanté. Le PMD est compris dans la phase organique, et la phase aqueuse comprend le sel d’ammonium.
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau suivant :
[Table 1 ]
Le procédé selon l’invention met en jeu des catalyseurs sous la forme de sels d’ammoniums, de structure ionique et faiblement acides. Grâce au procédé selon l’invention, une simple décantation permet de récupérer le PMD à un pH neutre, car le catalyseur (le sel d’ammonium) n’est pas soluble dans le PMD (contrairement aux acides carboxyliques et sulfuriques, par exemple). Le procédé est très simple à mettre en oeuvre car le traitement du milieu réactionnel est une simple décantation. Les rendements et sélectivités sont excellents. De plus, les temps de réactions sont courts par rapport aux méthodes connues (2h - 6h). Enfin, aucun déchet n’est produit, car le catalyseur contenu dans la phase aqueuse peut être recyclé et réutilisé jusqu’à 10 fois sans perte significative de réactivité.
Le recyclage de la phase aqueuse été étudiée plus particulièrement à l’aide de la composition 1.5. A l’issue de la réaction décrite avec 0,2% de bétaine sans activation ultrasonore, les deux phases sont séparées. La phase organique, constituée de PMD, cristallise spontanément. Ce résultat traduit le haut degré de pureté du PMD obtenu. La phase aqueuse (10 mL) est isolée et récupérée directement pour une nouvelle synthèse, sans traitement et sans ajout. Elle est directement soumise au citronellal (2,5 mL) à 70 °C. Après 6h de réaction, les deux phases sont à nouveau séparées. La phase organique, très riche en PMD, cristallise à nouveau. Ce phénomène de cristallisation spontanée du PMD est observé 8 fois consécutives. Les analyses GC MS/FID confirme la stabilité de la composition du milieu organique. Au-delà, le recyclage reste possible dans les mêmes conditions et avec la même efficacité, mais le PMD est obtenu sous forme d’huile visqueuse jaunâtre. Les résultats sont présentés dans le tableau suivant.
[Table 2]
Exemple 2 : Production de PMD à partir d’huiles essentielles
Les sels d’ammonium tels que définis selon l’invention peuvent également être utilisés pour transformer en PMD le citronellal naturellement présent dans une huile essentielle.
Pour cela, 2,5 mL d’une huile essentielle sont ajoutés à 10 mL d’une solution aqueuse comprenant 0,4% en masse d’un sel d’ammonium. Le mélange est agité pendant 6 heures à 70°C, puis décanté. Le PMD est compris dans la phase organique, et la phase aqueuse comprend le sel d’ammonium.
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau suivant :
[Table 3]
Le taux de conversion correspond au pourcentage de citronellal compris dans l’huile essentielle qui a réagi à l’issue de la réaction, et la sélectivité correspond au rapport en pourcentage entre la quantité de PMD obtenu sur la quantité de citronellal converti.
Lorsque le sel d’ammonium utilisé est le composé de formule (B), la concentration de sel d’ammonium en solution aqueuse peut être diminuer à 0,05% en masse. Exemple 3 : Tests comportementaux d’Aedes albopictus vis-à-vis des compositions de l’invention
L’activité des compositions obtenues par le procédé selon l’invention a été testée sur le comportement du moustique tigre, Aedes albopictus.
Les tests comportementaux ont été réalisés sur le vectopôle de Montpellier qui est centre collaborateur de l’OMS pour l’évaluation des insecticides en santé publique.
Les tests ont été effectués sur des moustiques âgés de 5 à 9 jours après leur évolution de nymphe à adulte.
En prévision de l’expérience, les moustiques ont été nourris à l’eau sucrée uniquement la veille, afin de favoriser leur appétit pour le test du lendemain. Chaque test a été réalisé en cours d’après-midi, période où les moustiques sont les plus actifs.
Chaque gobelet contient un coton humide. Les moustiques femelles ont été prélevés de la cage grâce à un tube permettant leur aspiration. Ils ont ensuite été introduits dans chaque gobelet d’expérience (10 moustiques par gobelets).
Les tests ont été réalisés sur des portoirs en plexiglas servant de supports à des cloches en verre appelés feeders. Ceux-ci sont connectés entre eux par des tuyaux en plastique où l’eau circule à 37°C.
Une peau intestinale de porc a été utilisée pour mimer la peau humaine dans l’expérience. Les morceaux de peau d’intestin sont déposés et tendus sur les feeders.
Le répulsif est dilué dans l’EtOH et est déposé sur la peau grâce à une micropipette et étalé sur toute la surface. La concentration du PMD commercial est celle de l’ED 50 (dose efficace médiane, ou“médian effective dose” en anglais, qui correspond à la dose nécessaire pour qu’un actif soit efficace pour 50% d’une population testée), qui a été établie à 200 mg/m2, soit une concentration de 0,02036 mg/pL. Si la composition testée est un mélange d’au moins deux composés dont l’un est du PMD, ladite composition est diluée dans l’éthanol jusqu’à obtenir 0,02036 mg/pL de PMD.
Les feeders sont retournés, puis 300 pL de sang de mouton sont déposés dans chaque feeder. Les gobelets sont insérés sous chaque feeder.
Des plaques de polystyrène sont insérées entre chaque ligne de répulsif pour éviter d’éventuelles interactions d’odeurs. L’expérience dure une heure, Les gobelets sont ensuite mis dans un congélateur à -20°C pendant 40 minutes. Après congélation, le contenu d’un gobelet est déposé entre deux feuilles de papier. Le tout est écrasé avec une plaque en plexiglas. Le comptage des moustiques gorgés de sang se fait grâce au nombre de points rouges sur la feuille de papier. Les résultats sont exprimés en pourcentage de répulsion (100% - X% de gorgement). Le pourcentage de gorgement est défini par rapport au contrôle négatif EtOH. Du DEET et du PMD commercial cis/trans 75/25 à 200 mg/m2 ont été utilisés comme témoins positifs.
Les résultats obtenus ont été analysés statistiquement à l’aide du logiciel R (R Development Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. ISBN 3-900051 -07-0, 2013) et représentent la moyenne de 16 réplicats. Les valeurs de pourcentage de répulsion sont présentés sous forme d’une moyenne ± écart type. Le logiciel R permet également de comparer deux valeurs de pourcentage de répulsion grâce au calcul de la grandeur p. Cette grandeur p est une probabilité. Si p < 0,005, la
différence observée entre les deux valeurs comparées de pourcentage de répulsion est significativement différente d’un point de vue statistique.
Activité répulsive des compositions obtenues par le procédé selon l’invention
L’activité répulsive des compositions obtenues selon le procédé de l’invention ont été testées sur des moustiques tigres selon le protocole décrit ci-dessus.
Les résultats sont présentés dans les tableaux suivants : [Table 4]
Les compositions issues du procédé selon l’invention et obtenues à partir de citronellal pur (exemple 1 ) sont aussi actives que le PMD commercial cis/trans 75/25.
[Table 5]
La composition 2.4 est plus active que le PMD commercial (p = 0,0044), et présente également une efficacité très supérieure à celle de l’huile essentielle d 'Eucalyptus citriodora non modifiée (%répulsion = 12%, p = 0,00179). Ce résultat est particulièrement surprenant, car la formation du PMD dans l’huile essentielle d 'Eucalyptus citriodora catalysée par l’acide citrique telle que décrite dans la
littérature (Drapeau et al., C. R. Chimie 14 (201 1 ) 629-635) ne conduit pas à une meilleure activité répulsive que celle du PMD commercial (p = 0,724). Ce résultat prouve bien l’intérêt des catalyseurs de type sels d’ammonium. [Table 6]
La composition 2.8 et le PMD commercial présentent des activités répulsives très proches. [Table 7]
La composition 2.12 est aussi active que le PMD commercial (p = 0,1828). Ce résultat est novateur, car cette huile essentielle n’a jamais été utilisée comme matière première pour préparer le PMD.
Aspects stéréochimiques - Comparaisons de l’activité répulsive des différents stéréoisomères du PMD
L’activité répulsive de compositions comprenant différents stéréoisomères commerciaux du PMD ( cis ou trans, ou issu de l’énantiomère S ou P? du citronellal) ont été testées sur des moustiques tigres selon le protocole décrit ci-dessus.
Les résultats sont présentés dans les tableaux suivants :
[Table 8]
[Table 9]
Ces résultats démontrent qu’il n’y a pas de différence significative d’un point de vue statistique entre le PMD cis et le PMD trans (p = 0,86904), contrairement à ce qui est montré dans les travaux de Kraus (Lett, BD; Kraus, HS PCT Int. Appl. WO9202136, 1992; Chem. Abstr. 1992, 1 17, 2827).
De plus, il n’y a pas de différence significative entre les rapports PMD cis/trans 75/25 et 60/40 (p = 0,735).
Par contre, les stéréoisomères du PMD issus du citronellal S sont plus actifs que ceux qui dérivent du citronellal R (p = 0,00397), mais ils ne sont stastistiquement pas plus actifs que ceux qui dérivent du citronellal RS racémique (p = 0,485).
Chimioréception combinatoire - Etude des effets de synergie entre le PMD et les sous-produits de synthèse et/ou d’autres terpènes naturels
Beaucoup de travaux de l’art antérieur reposent sur l’obtention d’un PMD purifié et isolé des sous-produits de synthèse (le citronellal résiduel, l’isopulégol, les acétals issus de la réaction entre le PMD formé et le citronellal de départ). Or, pour un insecte donné, le nombre de récepteurs olfactifs est important. Par exemple,
Aedes albopictus possède 138 récepteurs olfactifs. Ainsi, une molécule répulsive est reconnue par plusieurs Récepteurs Olfactifs (OR), et un OR reconnaît plusieurs molécules odorantes. La reconnaissance se fait par un processus faisant intervenir des affinités relatives avec plusieurs OR, et l’information qui en résulte est de nature combinatoire.
Une démarche expérimentale corrélant composition à activité répulsive a été recherchée afin d’identifier une composition intéressante d’un bouquet floral riche en PMD, qui permet une reconnaissance du signal conduisant un effet répulsif très supérieur à celui du PMD pur. Cette démarche s’appuie sur le concept de la chimioréception combinatoire. Ce concept consiste à trouver le mélange de composés qui correspond à la combinaison idéale avec les récepteurs olfactifs ciblés.
La démarche repose sur 2 étapes :
- détecter des effets de synergie entre le PMD et les sous-produits de synthèse (citronellal, isopulégol, acétal(s)) ; et
- rechercher des effets de synergie avec d’autres terpènes naturels.
Dans toute la suite des résultats, X% massique d’un composé ajouté à du PMD commercial à 200 mg/m2 signifie que ledit composé a été testé à une concentration de X*200 mg/m2.
Effets de synergie entre le PMD et les sous-produits de synthèse (acétal(s), citronellal, isopulégol)
L’activité répulsive de compositions comprenant du PMD commercial (mélange cis/trans 75/25) seul ou en mélange avec les acétals issus de la réaction entre le citronellal et le PMD, du citronellal ou de l’isopulégol, ont été testées sur des moustiques tigres selon le protocole décrit ci-dessus.
Les résultats sont présentés dans les tableaux suivants : [Table 10]
Les résultats montrent que les acétals présents à 4 ou 9% exaltent l’activité répulsive du PMD (p = 0,00305 et 0,0228 respectivement). [Table 1 1]
En revanche, le citronellal à 5% ou même à 12% ne booste pas l’activité du PMD (p = 0,839 et 0,994 respectivement). L’étude n’a pas été réalisée au-delà de 12% de citronellal, compte-tenu des effets irritants de cet aldéhyde à haute concentration.
[Table 12]
Enfin, l’isopulégol peut renforcer l’activité répulsive du PMD (p = 0,04847 avec 4% d’isopulégol).
Effets de synergie entre le PMD et d’autres terpènes naturels
Les récepteurs olfactifs d’Aedes albopictus ne sont pas encore tous connus.
Des tests d’orientation en ElectroAntennogGraphie couplée à la Chromatographie Gazeuse ont été réalisés. Les résultats de ces tests ont montré que les stéréoisomères du PMD, le citronellol, le terpinéol et le caryophyllène sont reconnus à très faible dose.
L’activité répulsive de compositions comprenant du PMD commercial (mélange cis/trans 75/25) seul ou en mélange avec du terpinéol ou du caryophyllène ont été testées sur des moustiques tigres selon le protocole décrit ci- dessus.
Les résultats sont présentés dans le tableau suivant :
[Table 13]
Ces résultats démontrent très nettement que la présence de caryophyllène ou de terpinéol renforce l’activité répulsive du PMD.
L’activité répulsive de compositions comprenant du PMD commercial (mélange cis/trans 75/25) seul ou en mélange avec du citronellol, du géraniol et du terpinéol ont été testées sur des moustiques tigres selon le protocole décrit ci- dessus.
Les résultats sont présentés dans le tableau suivant :
[Table 14]
Ces résultats démontrent très nettement que la présence de citronellol, de géraniol et de terpinéol renforce l’activité répulsive du PMD.