FR3083428A1 - Compositions de revetement aux proprietes fongistatiques et/ou fongicides - Google Patents
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Abstract
La présente invention est relative à l'utilisation fongistatique ou fongicide choisi parmi des bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides, un composé fongicide ou un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivé d'une plante et un composé inhibiteur du système enzymatique fongique, pour la fabrication d'une composition de revêtement antifongique d'un matériau intérieur d'un bâtiment.
Description
Titre de l’invention
Compositions de revêtement aux propriétés fongistatiques et/ou fongicides
Domaine de l’invention
La présente invention relève du domaine du revêtement des surfaces intérieures de matériaux de construction, et plus spécifiquement à la conception de compositions de revêtement intérieur possédant des propriétés fongicides.
Art antérieur
La contamination des environnements intérieurs par les moisissures concerne une proportion importante des foyers français avec des valeurs comprises entre 37 et 42 %, cette contamination se manifeste par un ensemble d’effets dommageables tant pour les occupants, avec la survenue de nombreuses pathologies (allergies, irritations, infections, toxi-infections), que pour le bâtiment que ces microorganismes dégradent lors de leur développement.
Microorganismes hétérotrophes présents naturellement dans l’environnement extérieur, sur la matière organique morte et en décomposition et dans le sol, les moisissures ou champignons filamenteux, pénètrent dans les locaux, essentiellement, via les systèmes de ventilation ou par l’intermédiaire des occupants.
Depuis les années 70, la politique d’économie d’énergie mise en œuvre, notamment en France, a entraîné un confinement des habitations avec notamment l’isolation accrue des bâtiments. Cette politique, associée à la démocratisation et la généralisation des équipements ménagers générateurs de vapeur (lave-linge, sèche-linge...), a eu pour conséquence une augmentation de l’humidité relative propice à la prolifération des microorganismes, notamment des moisissures.
Des études basées sur des questionnaires ou inspections visuelles montrent une proportion très importante de logements contaminés. Des études européennes rapportent ainsi que la proportion de logements présentant des moisissures visibles peut atteindre 25 %. Des études réalisées en Amérique du Nord font, quant à elles, état de taux de contamination variant entre 14 et 38 %. Cette proportion atteint 80 % lorsque sont prises en compte les habitations avec une forte humidité détectée dans les murs.
En France, la contamination des environnements intérieurs par les moisissures concerne une proportion importante des foyers français avec des valeurs comprises entre 37 et 42 % d’après la campagne nationale logements réalisée par l’OQAI (Moularat, 2008, Pollution atmosphérique, Vol. 197 : 37-44).
Au sein des environnements intérieurs, la plupart des produits de construction et de décoration de natures aussi diverses que plastiques, résines, bois, métaux ou substances inorganiques (ciment, pierres, roches) sont susceptibles d’être colonisés par les moisissures.
La plupart des traitements développés aujourd’hui concernent des traitements antifongiques du bois, qui constitue un matériau vulnérable vis-à-vis des champignons. Les traitements antifongiques du bois sont principalement des traitements chimiques, thermiques ou par imprégnation par de substances biocides.
Les traitements chimiques sont destinés à apporter un changement partiel de la structure du bois afin d’en modifier les propriétés. Ces traitements chimiques incluent la fixation de motifs chimiques, principalement par réaction avec les groupes hydroxyle du bois ; on peut citer les traitements par réaction d’estérification, par réaction d’acétylation ou par réaction d’alkylation. Ces réactions génèrent la formation de liaisons covalentes stables qui renforcent le caractère hydrophobe du matériau et limite sa dégradation par les enzymes provenant des organismes fongiques.
Les traitements thermiques consistent à exposer le matériau, principalement le bois, à une température allant de 180 °C à 280 °C. Les effets sont comparables à ceux qui sont obtenus avec un traitement chimique. Cependant, les traitements thermiques antifongiques ne permettent pas un effet antifongique pérenne.
Les traitements par des biocides mettent en œuvre des composés chimiques dotés de propriétés fongicides. Les mécanismes d’action fongicides de ces composés chimiques peuvent être variés. Ces mécanismes d’action englobent l’inhibition de la synthèse protéique fongique, la dénaturation des protéines fongiques, ou encore l’altération de l’intégrité des membranes cellulaires fongiques. Parmi les composés chimiques utilisés pour le traitement anti-fongique des matériaux, par exemple le bois, on peut citer les produits organiques, les sels métalliques, les goudrons, les huiles, etc. Toutefois, nombre de ces composés chimiques possèdent des inconvénients. Par exemple, l’oxyde de tributiline (TBTO) possède des effets tératogènes et immuno-toxiques. Les métaux comme le cuivre, le chrome, le bore ou l’arsenic sont également toxiques, voire, pour l’arsenic et le chrome, tératogènes. Les sels d’ammonium quaternaire tels que la combinaison de cuivre, d’ammonium quaternaire et d’azote de cuivre, sont également toxiques. Le créosote est toxique et tératogène. Le pentachlorophénol est aussi toxique.
D’autres traitements chimiques sont moins toxiques que ceux décrits ci-dessus, tels que les composés à base de borate, ce qui inclut les formulations préparées à base de tetraborate de sodium, pentaborate de sodium, d’acide borique ou encore de disodium octaborate tetrahydrate (DOT). Toutefois, du fait de leur solubilité dans l’eau, ces substances ne permettent qu’une protection antifongique de courte durée.
Les traitements destinés à la protection contre les champignons de matériaux autres que le bois sont très peu documentés.
Il existe un besoin dans l’état de la technique pour des traitements antifongiques, notamment des traitements antifongiques de matériaux ligno-cellulosiques comme le bois, alternatifs ou améliorés par rapport aux traitements connus.
En particulier, il existe un besoin pour des traitements antifongiques de matériaux destinés à être placés à l’intérieur des bâtiments.
Résumé de l’invention
La présente invention fournit des compositions de revêtement aux propriétés fongistatiques ou fongicides, lesquelles sont destinées à être appliquées sur un matériau destiné à être localisé à l’intérieur d’un bâtiment.
La présente invention fournit l’utilisation d’une composition de revêtement aux propriétés fongistatiques ou fongicides comprenant un agent fongicide choisi parmi des bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides, un composé ou un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivés d’une plante et un composé inhibiteur du système enzymatique fongique, pour le traitement d’un matériau intérieur d’un bâtiment.
Cette invention concerne aussi l’utilisation d’un agent fongicide choisi parmi (i) une bactérie aux propriétés fongistatiques ou fongicides, (ii) un composé fongistatique ou fongicide ou un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivés d’une plante et (iii) un composé inhibiteur du système enzymatique fongique, pour la fabrication d’une composition de revêtement antifongique d’un matériau intérieur d’un bâtiment.
Selon certains modes de réalisation, la bactérie aux propriétés fongistatiques ou fongicides est choisie parmi les bactéries des genres Lactobacillus, Bacillus ou Pseudomonas.
Selon certains modes de réalisation, la bactérie du genre Lactobacillus est choisie parmi L. acidophilus, L. brevis, L. casei, L. paracasei, L. pentosus et L. plantarum.
Selon certains modes de réalisation, la bactérie du genre Bacillus... est choisie parmi les Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Bacillus amyloliquefasciens, Bacillus safensis. Dans des modes de réalisation préférés, la bactérie du genre Bacillus est choisie parmi Bacillus cereus et Bacillus subtilis.
Selon certains modes de réalisation, la bactérie aux propriétés fongistatiques ou fongicides est encapsulée dans un matériau sensible à l’humidité, préférentiellement un alginate.
Selon certains modes de réalisation, le composé ou le mélange de composés fongistatiques ou fongicides est dérivé d’une plante choisie parmi Allium sativum, Allium cepa et Aloe vera.
Selon certains modes de réalisation, l’agent fongistatique ou fongicide est un extrait de Allium sativum.
Selon certains modes de réalisation, l’agent fongistatique ou fongicide est un composé ou un mélange de composés dérivé d’Allium sativum choisi parmi l’ajoène, l’allicine, l’allüne, l’allixine, la gamma-glutamyl-S-2-propenyl cystéine, le disulfure de diallyle (DADS), le disulfure de méthyle allyle, le disulfure de diméthyle (DMDS), le disulfure de dipromyle (DPDS) et la S-allyl-cystéine et la 1,2-vinyldiithine.
Selon certains modes de réalisation, le composé inhibiteur du système enzymatique fongique choisi est le N-bromosuccinimide.
Selon certains modes de réalisation, le dit matériau est un matériau ligno-cellulosique, en particulier le bois ou un matériau à base de bois.
La présente invention est également relative à une composition de revêtement aux propriétés fongistatiques ou fongicides, telle que définie ci-dessus, laquelle est destinée à être appliquée à l’intérieur d’un bâtiment, comprenant un agent fongistatique ou fongicide choisi parmi une bactérie à propriétés fongistatiques ou fongicides, un composé ou un mélange de composés fongicides dérivés d’une plante et un composé inhibiteur du système enzymatique fongique.
La présente invention concerne aussi un matériau intérieur de bâtiment, revêtu d’une composition de revêtement aux propriétés fongistatiques ou fongicides telle que décrite cidessus. Selon certains modes de réalisation, le dit matériau intérieur est un matériau lignocellulosique, ce qui inclut le bois ou un matériau à base de bois ou dérivé du bois.
Description des figures
La Figure 1 représente des clichés microphotographiques (grossissement X 40) de la croissance de Cladosporium sphaerospermum sur ouate de cellulose. Figure IA : Croissance en présence de la composition témoin d’eau distillée. Figure IB : Croissance en présence de N-bromosuccinimide.
Description détaillée de l’invention
Les inventeurs ont cherché à concevoir des compositions de revêtement destinées à être appliquées à l’intérieur d’un bâtiment, capables de bloquer, ou tout au moins de réduire fortement le développement de moisissures.
Notamment, les inventeurs ont cherché à concevoir des compositions de revêtement, lesquelles, lorsqu’elles sont appliquées sur la surface d’un matériau destiné à être installé à l’intérieur d’un bâtiment, ont la capacité d’inhiber la colonisation de la surface ainsi traitée par des moisissures.
En particulier, les inventeurs ont recherché la mise au point de telles compositions de revêtement aux propriétés fongistatiques ou fongicides qui soient capables d’inhiber la colonisation par des moisissures de matériaux à base d’une matière cellulosique ou lignocellulosique, tels que le bois ou les matériaux à base de bois.
Après de longues recherches, les inventeurs ont conçu des compositions de revêtement aux propriétés fongistatiques ou antifongiques, capables d’inhiber la colonisation de surfaces à l’intérieur d’un bâtiment, lesquelles comprennent un agent fongistatique ou fongicide choisi parmi des bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides, un composé ou un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivés d’une plante et un composé inhibiteur du système enzymatique fongique.
Il est montré dans les exemples que, de manière inattendue, des bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides, en particulier lorsque ces bactéries sont incorporées dans des particules, sont capables de bloquer le développement de moisissures à la surface d’un matériau destiné à être installé à l’intérieur d’un bâtiment, en particulier un matériau cellulosique ou ligno-cellulosique tel que de la cellulose ou un matériau contenant de la cellulose.
Egalement, les exemples illustrent l’efficacité d’un mélange de composés fongistatiques ou fongicides, tel qu’un extrait de plante, en particulier un extrait d’Allium sativum, pour inhiber le développement de moisissures à la surface d’un matériau destiné à être installé à l’intérieur d’un bâtiment.
Les résultats des exemples montrent aussi l’effet d’inhibition du développement de moisissures qui est provoqué par l’action d’un inhibiteur du système enzymatique fongique, en particulier un inhibiteur des cellulases fongiques comme le Nbromosuccinimide (NBS), lorsque cet inhibiteur est appliqué à la surface d’un matériau destiné à être installé à l’intérieur d’un bâtiment, en particulier un matériau cellulosique ou ligno-cellulosique tel que de la cellulose ou un matériau contenant de la cellulose.
Il est montré en particulier que l’activité fongistatique ou fongicide est durable dans le temps lorsque des préparations brutes d’agent antifongique sont utilisées. A titre illustratif, une préparation à base d’un extrait d’ail conserve une forte activité antifongique pendant au moins une semaine. De même, il est montré qu’une préparation à base de bactéries fongicides encapsulées dans des sphères, en particulier dans des sphères d’alginate, conserve une activité antifongique permettant de bloquer totalement le développement de moisissure pendant une durée minimum de huit jours.
La présente invention concerne l’utilisation d’un agent fongistatique ou fongicide choisi parmi une bactérie aux propriétés fongistatiques ou fongicides, un composé ou un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivés d’une plante et un composé inhibiteur du système enzymatique fongique, pour la fabrication d’une composition de revêtement aux propriétés fongicides destinée à être appliquée à l’intérieur d’un bâtiment.
Au sens de la présente invention, les termes « champignon » ou « moisissure » peuvent être utilisés indifféremment et désignent des micro-organismes eucaryotes qui appartiennent au règne des Fungi. Les levures sont aussi considérées. Des exemples de champignons ou moisissures englobent les Ascomycètes, les Basidiomycetes et les Mucoromycotina.
Au sens de l’invention, les termes « agent antifongique », ou « fongicide » désignent un agent capable d’inactiver, et/ou tuer et/ou détruire un champignon ou une moisissure.
Au sens de l’invention, le terme « fongistatique » désigne un agent capable d’inhiber ou bloquer la multiplication cellulaire, c’est-à-dire inhiber ou bloquer la croissance d’un champignon.
La présente invention est également relative à l’utilisation d’une composition de revêtement aux propriétés fongistatiques ou fongicides comprenant un agent fongistatique ou fongicide choisi parmi des bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides, un composé ou un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivés d’une plante et un composé inhibiteur du système enzymatique fongique, pour le traitement antifongique d’un matériau intérieur d’un bâtiment.
Bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides
Selon certains modes de réalisation, les bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides sont choisies parmi les bactéries du genre Lactobacillus.
Selon certains modes de réalisation, les bactéries du genre Lactobacillus sont choisies parmi L. acidophilus, L. brevis, L. casei, L. paracasei, L. pentosus et L. plantarum.
De préférence, les bactéries du genre Lactobacillus sont des bactéries de l’espèce Lactobacillus acidophilus.
Selon certains modes de réalisation, les bactéries L. acidophilus sont choisies parmi L. acidophilus 0927, L. acidophilus 0932 et L. acidophilus 0937.
Selon certains modes de réalisation, les bactéries L. brevis sont choisies parmi L. brevis 0944et L. brevis 0980
Selon certains modes de réalisation, les bactéries L. casei peuvent provenir de la souche L. casei 1020.
Selon certains modes de réalisation, les bactéries L. paracasei peuvent provenir de la souche L. paracasei 0921.
Selon certains modes de réalisation, les bactéries L. pentosus peuvent provenir de la souche L. pentosus 0979.
Selon certains modes de réalisation, les bactéries L. plantarum peuvent provenir de la souche L. plantarum 0982.
Dans d’autres modes de réalisation, les bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides sont choisies parmi les bactéries du genre Bacillus.
Selon certains modes de réalisation, les bactéries du genre Bacillus sont choisies parmi les souhes de Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Bacillus amyloliquefasciens, Bacillus safensis.
De préférence, les bactéries du genre Bacillus sont choisies parmi les espèces Bacillus cereus et Bacillus subtilis. En particulier, on peut utiliser la souche de Bacillus cereus qui est accessible dans la collection de culture ATCC sous la référence n° ATCC 14893 ou encore dans la collection de culture de micro-organismes de l’institut Pasteur de Paris sous la référence n° CIP 5832.
Selon encore d’autres modes de réalisation, une bactérie aux propriétés fongicides est Pseudomonas fluorescens.
Les différentes souches bactériennes considérées sont accessibles, notamment, auprès de la « Pure Cultures Collection of Industrial Microorganisms » de l’Institute of Fermentation technology and Microbiology de l’Université de Technologie de Lodz
De préférence, les bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides sont incorporées dans un matériau qui permet à la fois leur conservation sur une longue période de temps et leur libération aux fins d’exercer leur activité d’inhibition de la croissance d’organismes fongiques.
Dans certains modes de réalisation, les bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides sont incorporées dans des billes d’un matériau permettant leur conservation, puis leur libération.
De préférence, les bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides sont incorporées dans des billes ayant un diamètre moyen allant de 50 pm à 1000 pm, par exemple ayant un diamètre moyen allant de 100 pm à 500 pm.
Dans certains modes de réalisation, les bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides se présentent sous forme lyophilisée.
On peut incorporer les bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides dans un matériau adapté à leur conservation puis leur libération tel que l’alginate de sodium, comme cela est illustré dans les exemples.
Selon ce mode de réalisation, on peut incorporer les bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides selon un procédé comprenant les étapes suivantes :
a) fournir une suspension de bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides,
b) ajouter à la suspension fournie à l’étape a) de l’alginate de sodium, et facultativement de la chitine, afin d’obtenir une suspension de bactéries en présence d’alginate de sodium,
c) générer des gouttes de la suspension obtenue à l’étape b)
d) mettre en contact les gouttes générées à l’étape c) avec une solution de chlorure de calcium (CaCfl) afin d’obtenir des billes d’alginate dans lesquelles sont incorporées les bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides.
Dans d’autres modes de réalisation, les bactéries aux propriétés fongicides sont incorporées dans un matériau comprenant de la chitine. Pour réaliser des sphères principalement constituées de chitine dans lesquelles sont encapsulées des bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides, l’homme du métier peut notamment se référer à la demande de brevet aux Etats-Unis n° US 6,156,330.
Le nombre de cellules bactériennes aux propriétés fongistatiques ou fongicides nécessaires à la fabrication du revêtement antifongique peut varier selon le type de composition de revêtement visée, le type de matériau intérieur à traiter, la durée souhaitée de maintien de l’activité antifongique et le degré d’exposition du matériau à traiter à l’humidité. L’homme du métier peut aisément déterminer, par de simples essais de routine, la quantité appropriée de bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides qui doit être mise en œuvre, à la lumière de l’enseignement des exemples et de ses connaissances générales technique dans le domaine de l’invention.
Il est montré dans les exemples que l’activité antifongique d’une composition comprenant des billes d’alginate dans lesquelles sont incorporées des bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides croit avec un nombre croissant de bactéries ajoutées à la surface du matériau à traiter.
Le nombre de bactéries fongicides peut être adapté aisément par l’homme du métier en (i) ajustant la concentration de cellules bactériennes qui sont incorporées dans le matériau support, par exemple dans les sphères, ce qui inclut les microsphères, ou en (ii) ajustant la quantité de matériau support à appliquer sur la surface de matériau à traiter, par exemple en ajustant le nombre de sphères comprenant les cellules bactériennes, ce qui inclut le nombre de microsphères, et le cas échéant en ajustant la combinaison de ces deux paramètres.
A titre illustratif, pour la fabrication d’une composition de revêtement fongistatique ou fongicide, on peut utiliser les bactéries fongistatiques ou fongicides, de préférence encapsulées dans un matériau support, à une concentration finale comprise entre 103 et 109 cellules bactériennes par millilitre de composition de revêtement.
Composés fongistatiques ou fongicides dérivés d’une plante
Selon d’autres modes de réalisation l’agent antifongique est un composé fongistatique ou fongicide ou un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivé d’une plante.
Au sens de l’invention, un composé ou un mélange de composés fongistatique ou fongicide dérivé d’une plante (i) peut être obtenu à partir de la dite plante ou bien (ii) peut être obtenu partiellement ou totalement par synthèse chimique.
A titre illustratif, on peut utiliser comme agent fongistatique ou fongicide une préparation d’extrait d’une plante choisie parmi l’ail (Allium sativum, Allium cepa, Allium obliquum, Allium ursimum, Allium fistulosum), l’ortie (Uriica), la prêle des champs (Equisetum arvense), VAlore vera, Glycyrrhiza glabra, Lonicera japonica, Baccharis trimera,
Zea mays, Cynara scolymus, Salvia sclarea, Salvia officinalis, Schinus molle, Lippia alba, Chelidonium majus, Berberis vulgaris ou encore MyroxoIon balsmum.
De préférence, l’agent fongistatique ou fongicide dérivé d’une plante est un composé fongistatique ou fongicide ou un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivé d’une plante du genre Allium, ce qui inclut les plantes des espèces Allium sativum, Allium cepa, Allium obliquum, Allium ursimum et Allium fistulosum.
Selon un mode de réalisation préféré, l’agent fongistatique ou fongicide est un composé ou un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivés d’une plante du genre Allium, ce qui inclut un composé ou un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivé d’une plante de l’espèce Allium sativum.
Dans certains modes de réalisation, l’agent antifongique est un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivé d’une plante, tel qu’une préparation d’extrait de plante. Les exemples illustrent ce mode de réalisation d’un agent antifongique avec un extrait d’Allium sativum.
Une préparation d’extrait de plante, y compris une préparation d’extrait d’Allium sativum, peut être obtenue selon toute technique connue de l’homme du métier. Par exemple, l’homme du métier peut se référer à la méthode d’extraction par solvant décrite par Canizares et al. (2002, Biotechnol Prog, Vol. 18 (n°6) : 1227-1232). Il peut également être utilisé un extrait commercial, comme la poudre d’ail commercialisée par Cultech Biospeciality Products (Grande Bretagne). Une autre méthode d’extraction, à l’aide d’un solvant aqueux, est illustrée dans les exemples.
Dans d’autres modes de réalisation, l’agent antifongique peut être un composé fongistatique ou fongicide dérivé Allium sativum, par exemple un composé choisi parmi l’ajoène, l’allicine, l’alliine, l’allixine, la gamma-glutamyl-S-2-propenyl cystéine, le disulfure de diallyle (DADS), le disulfure de méthyle allyle, le disulfure de diméthyle (DMDS), le disulfure de dipromyle (DPDS) et la S-allyl-cystéine et la 1,2-vinyldiithine.
Le composé fongicide dérivé àAllium sativum peut être obtenu par purification à partir d’un extrait ou bien ce composé peut être obtenu par synthèse chimique.
La quantité d’extrait de plante, par exemple d’extrait üAllium sativum, ou bien la quantité du composé fongicide ou du mélange de composés fongicides dérivé de plante, par exemple la quantité de composé fongicide ou de mélange de composés fongicides dérivé d’Allium sativum, peut être aisément déterminé par l’homme du métier.
A titre illustratif, pour la fabrication d’une composition de revêtement antifongique conforme à l’invention, on peut utiliser un volume d’extrait d’ail adapté à la nature du revêtement.
Composés inhibiteurs du système enzymatique fongique
Dans certains modes de réalisation, l’agent antifongique est un composé inhibiteur du système enzymatique fongique, ou une combinaison de composés inhibiteurs du système enzymatique fongique.
Selon certains aspects préférés de ces modes de réalisation, l’agent fongistatique ou fongicide est un inhibiteur des cellulases fongiques. Les inhibiteurs de cellulases fongiques englobent les ions métalliques tels que Fe(III), les complexes d’ions métalliques avec des chélateurs tels que Fe(2,2’-BP)3Cl3, FeCl3, FeCl2, Fe(2,2’-BP)3Cl2, FeNa(EDTA, K4Fe(CN)6 ou Fe-citrate.
Dans le mode de réalisation illustré dans les exemples, l’agent fongistatique ou fongicide inhibiteur de cellulase est le N-bromosuccinimide ou NBS.
Pour la fabrication d’une composition de revêtement fongistatique ou fongicide conforme à l’invention, on peut utiliser une concentration de NBS adaptée à la nature du revêtement.
Compositions de revêtement fongistatique ou fongicide
Les agents fongicides spécifiés dans la présente description sont utilisés pour la préparation de compositions de revêtement fongistatiques ou fongicides.
Les compositions de revêtement fongistatiques ou fongicides englobent les peintures, et les enduits.
Dans certains modes de réalisation, la composition de revêtement fongistatique ou fongicide se présente sous la forme d’une composition liquide, par exemple une composition liquide aqueuse ou une composition liquide à base d’un solvant non aqueux.
Dans certains autres modes de réalisation, la composition de revêtement fongistatique ou fongicide se présente sous la forme d’une poudre, par exemple d’une poudre qui doit être liquéfiée par ajout d’un solvant aqueux ou par ajout d’un solvant non aqueux, avant son application sur le matériau à traiter.
La présente invention permet d'obtenir également des enduits pour la protection des bois, aqueux et en couches épaisses, le cas échéant dotés d’un bon effet pénétrant.
La présente invention concerne aussi un procédé pour la préparation d’une composition de revêtement fongistatique ou fongicide comprenant une étape au cours de laquelle on ajoute la quantité désirée de l’un des agents fongistatiques ou fongicides spécifiés dans la présente description à une composition de revêtement de base.
Dans les modes de réalisation dans lesquels la composition de revêtement de base est sous la forme d’une poudre, l’agent fongistatique ou fongicide est ajouté lui-même sous une forme solide. Par exemple, on peut utiliser des sphères, en particulier des microsphères, dans lesquelles sont encapsulées des bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides, ou bien une poudre de bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides sous forme lyophilisée. Selon un autre exemple, on peut utiliser un extrait à Allium sativum sous la forme d’une poudre. Selon encore un autre exemple, on peut utiliser de la poudre d’un inhibiteur du système enzymatique fongique, par exemple d’un inhibiteur de cellulase tel que le Nbromosuccinimide.
Dans les modes de réalisation dans lesquels la composition de revêtement de base est sous forme liquide, on peut utiliser également des sphères, par exemple des microsphères, dans lesquelles sont encapsulées des bactéries aux propriétés fongicides. Selon un autre exemple, on peut utiliser un extrait d’Allium sativum, sous la forme d’un extrait liquide, par exemple sous la forme d’un extrait aqueux, comme cela est illustré dans les exemples. Selon encore un autre exemple, on peut utiliser une solution d’un inhibiteur du système enzymatique fongique, par exemple d’un inhibiteur de cellulase tel que le N-bromosuccinimide, notamment sous la forme d’une solution aqueuse, comme cela est illustré dans les exemples.
Matériaux à traiter
Les compositions de revêtement fongistatique ou fongicide selon l’invention sont adaptées à être appliquées sur des matériaux destinés à être localisés à l’intérieur d’un bâtiment. En d’autres termes, les matériaux traités avec des compositions de revêtement conformes à l’invention ne sont pas normalement exposés aux fortes variations hydriques et thermiques de l’environnement extérieur, notamment ne sont pas exposés à la pluie ni à des températures extrêmes.
Ainsi, les matériaux traités par une composition de revêtement fongistatique ou fongicide conforme à l’invention englobent plus particulièrement les surfaces murales, les surfaces de plafond ou encore les surfaces de plancher.
De préférence, les matériaux traités par une composition de revêtement fongistatique ou fongicide conforme à l’invention sont des matériaux comprenant une matière cellulosique ou ligno-cellulosique, ou tout autre matériau connu comme étant vulnérable face à une contamination d’origine fongique.
En particulier, les matériaux traités par une composition de revêtement fongistatique ou fongicide conforme à l’invention englobent le bois ou des matériaux à base de bois, ce qui inclut les matériaux agglomérés, les matériaux contre-plaqués, les matériaux à base de fibres végétales, les matériaux isolants.
Les matériaux traités par une composition de revêtement fongistatique ou fongicide conforme à l’invention englobent les matériaux en bois massif, les matériaux comprenant un plaquage en une matière à base de bois, les panneaux de particules à base de bois, les panneaux d’agglomérés à base de bois, les panneaux de contre-plaqué. Un panneau de bois aggloméré est constitué de particules de bois (sous différentes formes : sciure, copeaux, fibres...) traitées avec au moins une résine thermodurcissable et soumises à une pression et une température élevées. Il peut s'agir aussi d'un panneau comprenant plusieurs couches identiques ou différentes, de matériau(x) (ligno)cellulosique(s). On parle souvent dans ce cas de panneau sandwich. Le panneau peut aussi comprendre au moins une couche en une matière élastomérique ou en une mousse dont la fonction est d'améliorer l'isolation phonique du panneau. Il peut comprendre aussi au moins une couche de contre-balancement dont la fonction est de stabiliser mécaniquement le panneau pour éviter le flambage ou la déformation du panneau. Des exemples de panneaux sandwich sont donnés dans les demandes EP 1388414, EP 1199157 ou GB 2307882.
La présente invention est également relative à un procédé pour réaliser un traitement antifongique d’un matériau destiné à être localisé à l’intérieur d’un bâtiment, comprenant une étape au cours de laquelle on applique une composition de revêtement fongistatique ou fongicide définie dans la présente description sur le matériau à traiter.
La composition de revêtement antifongique peut être appliquée sur le dit matériau par toute technique connue, telles que par application à l’aide d’une brosse, d’un pinceau, d’un rouleau ou bien par application par aspersion, trempage, pulvérisation, etc.
La présente invention est en outre illustrée, sans y être limitée, aux exemples qui suivent.
EXEMPLES
A. MATERIELS ET METHODES
Sont détaillés ci-dessous le protocole d’aéro-biocontamination, les différentes procédures mises en œuvre pour la préparation des matériels biologiques, la préparation des compositions fongicides, le conditionnement des matériaux de test, ainsi que les techniques utilisées pour évaluer l’efficacité des divers traitements.
A.l. Protocole d’aéro-biocontamination
Ce protocole est conçu pour l’évaluation de la vulnérabilité des matériaux vis-à-vis des aérosols fongiques
A, 1,1, Schéma descriptif et principe de fonctionnement
Le montage se divise en deux parties, la chaîne de production de l’aérosol fongique, qui permet la génération d’un aérosol stable, dans des conditions d’humidité et de température contrôlées, et des dispositifs de caractérisation de l’aérosol, disposés en aval de la chaîne de production.
Le montage d’aéro-contamination fonctionne en dynamique avec des débits équilibrés. Par mesure de sécurité, l’ensemble du banc d’essai est placé sous un poste de sécurité microbiologique, PSM Classe II (BHA 72, Faster).
L’aérosol fongique est produit par le soufflage d’un air pur et sec sur la culture fongique. Le bio-aérosol est ensuite acheminé vers une sphère d’homogénéisation (volume de 6 litres). Sa concentration et sa granulométrie sont mesurées à l'aide d'un compteur aérodynamique de particules (APS 3320 TSI) dont le débit d'aspiration est égal à 5 1/min.
Un dispositif impacteur à un étage (Andersen Instruments Incorporated) placé sous la sphère, est utilisé pour contaminer les produits de construction. L'air y est aspiré à un débit de 28,3 1/min, correspondant au débit d’utilisation de ce type de système.
A, 1,2, Générateur d’aérosols fongiques
On utilise un générateur permettant la production stable et reproductible d’aérosols fongiques. Le principe de fonctionnement de ce générateur est basé sur la mise en suspension des conidies par soufflage d'un air sec et filtré sur une culture fongique homogène et sèche.
A, 1,3, Procédure d’aéro-biocontamination
Avant chaque aéro-biocontamination, l'absence de particules dans le montage est vérifiée avec le compteur aérodynamique. La culture fongique est mise en place dans le générateur préalablement stérilisé. Le générateur est alors fermé hermétiquement, les matériaux à contaminer sont disposés dans le dispositif impacteur.
En sortie de la sphère d'homogénéisation, l'air contaminé est (i) soit directement dirigé vers un filtre HEPA (High Efficiency Particulate Air), (ii) soit orienté vers la surface à contaminer pour une durée d’impaction fixée à 3 minutes.
Les échantillons sont placés dans des dessiccateurs saturés en humidité relative et incuber à 25°C.
A.2. Préparation du matériel biologique
A.2,1, Souche fongique
La souche de Cladosporium ramotenellum utilisée est issue de la collection de l'institut d'Hygiène et d'Epidémiologie de Bruxelles et est référencée BCCM/IHEM 03169.
Le protocole de préparation du matériel biologique nécessaire à la production de l’aérosol fongique consiste en la mise en culture, dans un premier temps, d’une fraction aliquote de la souche choisie sur un milieu nutritif Sabouraud dilué 10 fois incubé à 25°C durant 7 jours à l’obscurité. Une seconde génération est obtenue sur milieu à base de farine d’avoine [60 g de Crème d’avoine (Commercialisée sous la marque CELNAT) + 12.5 g d’Agar (DIFCO) q.s.p. 1 L d’eau déionisée] par dépôt d’une suspension liquide contenant des spores et mycélium prélevés de la première culture réalisée sur milieu S10.
Cette culture est conservée durant 6 jours à l’étuve à 25°C à l’obscurité.
Le 7eme jour, la culture est placée dans un dessiccateur contenant du gel de silice afin d’en permettre l’assèchement et ainsi faciliter l’aérosolisation des spores.
A.2,2, Souches bactériennesDeux souchesont été utilisées respectivement :
(i) Lactobacillus acidophilus (LMG 9433) cultivée sur milieu MRS pendant 48 heures à 37°C, (ii) Bacillus cereus (IP 5832) cultivée pendant 24h sur milieu TCS.
A.3. Protocoles de préparation des traitements biocides :
A.3,1, Traitements à base de bactéries encapsulées
Une suspension bactérienne est préparée, pour chacune des deux souches, à partir des cultures de 24 ou 48 heures pour respectivement Bacillus et Lactobacillus dans 100 mL d’eau déionisée et stérilisée. La concentration de ces suspensions mères est déterminée par comptage en cellule de Malassez. Des dilutions sont alors réalisées afin d’obtenir des suspensions de 100 mL dont la concentration est de l’ordre de 108 cellules par mL.
Encapsulation des micro-organismes fongicides
On ajoute 2,3 g d’alginate de sodium dans chacune des 2 suspensions, puis :
- 1,4 g de chitine pour la suspension de Bacillus
- 0,1 g de chitine pour la suspension de Lactobacillus.
Après homogénéisation par agitation magnétique, la formation de gouttes est réalisée à partir de chacune des 2 suspensions à l’aide d’une seringue. Le contact des gouttes avec une solution de CaCT (1,1g dans 200 mL) assure la gélification des gouttes et ainsi l’obtention des billes d’alginate.
A.3,2, Traitement à base d’extrait d’ail
Une gousse d’ail est pelée et mixée pendant 1 min avec 30 ml d’eau distillée. L’extrait ainsi obtenu est filtré au travers d’un média poreux (diamètre des pores : 0.45pm). Le filtrat limpide obtenu constitue le traitement qui sera mis en œuvre.
A.3,3. Traitement à base d’un inhibiteur du système enzymatique fongique
Une solution de N-bromosuccinimide à la concentration 150 mM a été utilisée
A.4. Matériaux d’essais :
Deux matériaux d’essais de nature cellulosique ont été testés, respectivement :
- des filtres en fibre de cellulose pure de 37 mm de diamètre (Absorbant pads, Millipore)
- un isolant à base de ouate de coton provenant du commerce découpé en éprouvettes circulaires de 37 mm de diamètre.
Les deux matériaux sont soumis, préalablement à leur contamination par l’aérosol fongique, à un protocole de conditionnement qui a consisté en :
- leur stérilisation à l’autoclave (121 °C durant 20 minutes)
- leur séchage durant 24 heures à 55°C dans des enceintes contenant du gel de silice
- leur humidification avec 0,5 mL de fluide (eau déionisée ou solution biocide)
- l’application des différents traitements à tester
- leur contamination par l’aérosol de Cladosporium sphaerospermum
- leur incubation dans des chambres d’essai saturées en humidité relative à 25 °C
A.5. Procédures d’application des traitements sur les matériaux
a) Pour les compositions fongicides à base d’extrait d’ail, un volume de 0.5 mL d’extrait d’ail, préparé comme indiqué par ailleurs dans cette Section, a été appliqué sur la surface du matériau à traiter.
b) Pour les compositions fongicides à base d’inhibiteur du système enzymatique fongique, le N-bromosuccinimide (NBS) a été choisi. Un volume de 0.5 mL de solution de NBS à la concentration finale de 150 mM a été appliqué sur la surface du matériau à traiter.
c) Pour les compositions fongicides à base de micro-organismes aux propriétés fongicides, un volume de 0.5 ml d’eau distillée a été appliqué avant de déposer des billes d’alginates de Bacillus et de Lactobacillus sur la surface du matériau à traiter.
Un volume de 0,5 ml d’eau distillée a été déposé sur les témoins.
A.6. Techniques d’évaluation
Nous avons utilisé des techniques basées sur l’observation pour évaluer la croissance fongique sur les supports.
A.6,1. Microscopie à transmission et système d'analyse d'images
Nous utilisons un microscope à transmission disposant d’objectifs xlO, x40 et xlOO (Axioscop, Zeiss) couplé à un système d'analyse d'images (Microvision). Cette technique permet de suivre le développement des hyphes et de déterminer le temps de sporulation à l’apparition des conidies.
A.6,2, Loupe binoculaire
Cet instrument est utilisé pour évaluer le développement fongique sur les matériaux de construction. Il permet un grossissement allant de 1,3 à 10.
Exemple 1 : Test d’une composition comprenant un inhibiteur du système enzymatique fongique en tant qu’agent fongicide
La première série d’essais a consisté à déterminer, par observations micro et macroscopique, l’efficacité du traitement NBS appliqué aux filtres en fibres de cellulose pure et des trois traitements appliqués à la ouate de coton. Les résultats pour ce support sont présentés dans le Tableau 1.
Un développement visible est signalé par le signe +, l’absence de développement visible est signifié par le signe
Tableau 1 : Suivi journalier de la croissance de C. sphaerospermum sur ouate de coton traitée ou non avec du NBS employé à une concentration de XX g/L
| Durée d’incubation | Témoin | NBS |
| 24h | _* | - |
| 48h | - | |
| 72h | + | - |
| 96h | + | + |
| 120h | + | + |
| 144h | + | + |
| 168h | + | + |
* pas de développement fongique visible ** développement fongique visible
Le traitement par le NBS permet de retarder la croissance fongique en comparaison au témoin.
L’efficacité du NBS, constatée après 3 semaines d’incubation sur les filtres de cellulose, semble indiquer que la moisissure n’est pas en mesure d’activer un mécanisme de dégradation autre que les cellulases. (Figure 1).
Le traitement basé sur l’incorporation du NBS a inhibé la croissance fongique de manière 15 optimale dans les matériaux cellulosiques purs.
L’efficacité de l’activité fongicide sur des matériaux cellulosiques hétérogènes, telle que la ouate de coton, issue du recyclage des produits textiles, peut être accrue par l’utilisation du NBS en combinaison avec d’autres inhibiteurs de l’ensemble des voies enzymatiques comme l’azide de sodium qui est un inhibiteur de l’activité ligninolytique.
Ainsi, les résultats de l’exemple 1 mettent en évidence que le traitement par l’inhibiteur du système enzymatique fongique NBS s’est révélé efficace, à la concentration de Nbromosuccinimide (NBS) testée.
Exemple 2 : Test d’une composition comprenant des bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides en tant qu’agent fongicide
A. Première série d’essais
Concernant les traitements à base de bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides, afin de visualiser plus précisément la diffusion des substances actives au travers des billes d’alginate dans lesquelles ces bactéries sont encapsulées, il a été procédé au dépôt de ces billes d’alginate sur une suspension de spores de Cladosporium sphaerospermum répartie sur un milieu S10.
Des zones d’inhibition de la croissance fongique sont observées dans l’environnement des billes d’alginate dans lesquelles les bactéries aux propriétés fongicides sont encapsulées.
On observe un accroissement de l’activité antifongique avec des nombres croissants de billes d’alginate enfermant une concentration identique de cellules bactériennes.
B. Deuxième série d’essais
Dans la deuxième série d’essais, qui a consisté à évaluer sur les deux matériaux, l’efficacité des traitements à base de bactéries pour trois concentrations : support recouvert à 100%, 50% et 25% de sa surface par des billes d’alginate dans lesquelles sont encapsulées les cellules bactériennes, ce qui correspond, dans les conditions d’essais, respectivement à 40 billes, 20 billes et 10 billes appliquées à la surface du matériau testé.
Afin d’évaluer l’efficacité des traitements à base de bactéries, le même nombre de billes contenant chacune des deux espèces bactériennes est déposé sur un volume identique d’une même suspension de Cladosporium sphaerospermum de concentration de l’ordre de 104 spores/mL étalée sur un milieu de culture S10.
La concentration bactérienne de la suspension utilisée pour la préparation du traitement est de l’ordre de 106 bactéries/mL.
Les résultats de ces essais montrent l’existence d’une zone d’inhibition de la croissance fongique pour les deux traitements bactériens.
La zone d’inhibition de la croissance fongique est plus étendue pour les Bacillus, avec 4,5 cm de diamètre, que pour les Lactobacillus, avec 3 cm de diamètre, après 8 jours d’incubation.
Ces deux mêmes traitements ont ensuite été appliqués aux deux types de matériaux, pour trois concentrations distinctes de billes d’alginate dans lesquelles sont encapsulées (i) les cellules de Lactobacillus et les cellules de Bacillus.
Le traitement à base de bactéries appartenant au genre Bacillus encapsulées appliqué aux deux types de supports, s’est révélé efficace, dans nos conditions d’essai, pour les trois concentrations de bactéries encapsulées testées, aucun développement visible n’ayant été observé après treize jours d’incubation.
Les échantillons de ouate de coton traités avec Lactobacillus se sont révélés exempts de la croissance de Cladosporium sphaerospermum après huit jours d’incubation avec la concentration en billes d’alginate la plus élevée (surface recouverte à 100 % de billes).
L’effet d’inhibition de croissance de Cladosporium sphaerospermum décroit avec l’application d’un nombre de plus en plus réduit de billes d’alginate dans lesquelles sont encapsulées les bactéries, avec respectivement 50% et 20% de la surface du matériau testé qui est recouvert par les billes d’alginate.
Les résultats obtenus lors de cette seconde série d’essais ont permis de confirmer l’hypothèse selon laquelle une concentration bactérienne trop faible est susceptible de limiter l’efficacité du traitement.
L’ensemble de ces données indique que la taille des pores des sphères d’alginate ne constitue pas un obstacle au passage des métabolites bactériens.
Le traitement basé sur l’effet des Lactobacillus s’est révélé efficace seulement dans le cas d’une couverture totale du matériau par les billes d’alginate renfermant la bactérie.
Deux hypothèses permettant d’expliquer ce résultat ont été envisagées. Elles concernent la production tardive des métabolites antifongiques par rapport au développement de Cladosporium ou la dilution des acides dans le milieu qui conduit à la création d’un gradient de pH dont l’efficacité se limiterait, de fait, au voisinage immédiat des billes. Au vu de ces résultats, l’adaptation d’un traitement à base de bactéries lactiques aux exigences du secteur du bâtiment semble difficile.
Le traitement mettant en œuvre la souche de Bacillus cereus s’est révélé quant à lui efficace sur les deux types de matériaux pour les trois concentrations en billes d’alginate testées, l’absence de développement fongique étant avérée après 10 jours d’incubation.
Plusieurs perspectives sont envisagées pour améliorer ce traitement :
- Mise au point d’un dispositif de micro encapsulation permettant d’avoir des billes calibrées de petite taille (quelques pm) facilitant leur intégration dans le matériau
- Intégration dans les capsules d’inducteurs de chitinase meilleur marché que la chitine commercialisée tel que l’extrait de coquille de crabe
- Combinaison de plusieurs espèces aux propriétés antifongiques afin de créer une synergie pour élargir le spectre d’action du traitement par exemple : Bacillus cereus- Pseudomonas fluorescens.
- Intégration de la souche sous forme lyophilisée
Exemple 3 : Test d’une composition comprenant un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivés d’une plante en tant qu’agent fongicide
Le traitement à base d’extrait d’ail, appliqué dans le cadre de cette seconde série d’essais, au filtre en fibres de cellulose, s’est, comme pour la ouate de coton révélé efficace.
Lors de la première série d’essais, des échantillons témoins placés dans la même chambre d’essai que d’autres supports traités avec l’extrait d’ail, se sont révélés exempts de spores de Cladosporium sphaerospermum après 21 jours d’incubation.
Cela peut être expliqué par la nature de la molécule responsable de la propriété antifongique des plantes allium. Les composés sulfurés de l’ail (allicine et ses dérivés) sont des composés volatiles, propriété qui explique en partie leur utilisation dans le traitement des infections pulmonaires.
Outre l’efficacité avérée, dans nos conditions d’essai, de ces composés sur Cladosporium sphaerospermum, les molécules sulfurées de l’ail présentent l’avantage de peu affecter les cellules des mammifères, lesquelles sont protégées contre les activités de thiolation de l’allicine par une forte concentration en glutathion.
Par ailleurs, parmi les composés sulfurés identifiés comme efficaces, l’ajoéne, disulfide insaturé formé à partir de la liaison de trois molécules d’allicines (Formule I ci-dessous), est un composé plus stable que l’allicine et plus abondant dans le bulbe d’ail écrasé. Aussi cette molécule constitue-t-elle une perspective intéressante pour réduire la volatilité du traitement.
Formule (I) : Structure chimique de l’ajoéne
Le traitement basé sur l’extrait d’Allium sativum s’est révélé efficace après trois semaines d’incubation, mais en raison de leurs propriétés volatile et odorante, ces composés ne sont, en l’état, pas compatibles avec une utilisation dans un environnement intérieur.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Utilisation d’un agent fongistatique ou fongicide choisi parmi (i) des bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides, (ii) un composé fongistatique ou fongicide ou un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivé d’une plante et (iii) un composé inhibiteur du système enzymatique fongique, pour la fabrication d’une composition de revêtement antifongique d’un matériau intérieur d’un bâtiment.
- 2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bactérie aux propriétés fongistatiques ou fongicides est choisie parmi les bactéries des genres Lactobacillus, Bacillus et Pseudomonas.
- 3. Utilisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bactérie du genre Lactobacillus est une bactérie de l’espèce Lactobacillus acidophilus.
- 4. Utilisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bactérie du genre Bacillus est choisie parmi Bacillus cereus et Bacillus subtilis,
- 5. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les bactéries aux propriétés fongistatiques ou fongicides sont encapsulées dans un matériau support, tel l’alginate.
- 6. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le composé ou le mélange de composés fongistatique ou fongicide est dérivé d’une plante choisie parmi Allium sativum, Allium cepa et Aloe vera.
- 7. Utilisation selon la revendication 6, caractérisée en ce que l’agent fongistatique ou fongicide est un extrait de Allium sativum.
- 8. Utilisation selon la revendication 6, caractérisée en ce que l’agent fongistatique ou fongicide est un composé ou un mélange de composés fongistatiques ou fongicides dérivé d’Allium sativum choisi parmi l’ajoène, l’allicine, l’alliine, l’allixine, la gamma-glutamylS-2-propenyl cystéine, le disulfure de diallyle (DADS), le disulfure de méthyle allyle, le disulfure de diméthyle (DMDS), le disulfure de dipromyle (DPDS) et la S-allyl-cystéine et la 1,2-vinyldiithine.
- 9. Utilisation selon la revendication 1, caractérisé en que le composé inhibiteur du système enzymatique fongique est le N-bromosuccinimide.
- 10. Utilisation selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le dit matériau est un matériau ligno-cellulosique.5
- 11. Utilisation selon la revendication 10, caractérisée en ce que le matériau lignocellulosique est du bois ou un matériau à base de bois ou tout autre matériau vulnérable face à une contamination d’origine fongique.
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