Les huiles essentielles (HEs) sont des produits naturels que les plantes produisent pour leurs propres besoins autres que l’alimentation (protection ou attraction). Elles sont constituées en moyenne d’une centaine de molécules actives, qui proviennent du métabolisme secondaire des plantes et sont responsables de leur odeur caractéristique. Largement répandues dans le règne végétal, les HEs sont extraites à partir d’une matière première végétale botaniquement définie et est souvent séparée de la phase aqueuse par un procédé physique n’entraînant pas de changement significatif de sa composition (Pharmacopée européenne, 2008).
Les HEs ont des propriétés et modes d’utilisations particuliers qui ont donné naissance à une branche nouvelle de l’aromathérapie (Bruneton, 1999). A ce jour 3000 huiles essentielles sont connues, 300 d’entre elles sont commercialisées (Burt, 2004).
2. Localisation et lieu de synthèse
Les HEs sont synthétisées par les végétaux supérieurs, il y aurait environ 17 500 espèces aromatiques réparties dans une cinquantaine de familles comme les conifères, les lamiacées, les myrtacées, les rutacées et les ombellifères.
La synthèse et l'accumulation d'une huile essentielle dans les végétaux sont généralement liées à l'existence de structures histologiques spécialisées (Fig.1), localisées dans certains points des tissus, le plus souvent situées sur ou à proximité de la surface de la plante (Bruneton, 1999). Ces structures peuvent être :
- Des cellules sécrétrices isolées (Lauraceae, Zingibeaceae); épidermiques ou internes,
- Des poils sécréteurs externes (Lamiaceae, Graniaceas) ou internes (Myrtateae), - Des canaux sécréteurs (Ombellifères, Conifères).
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Figure 1. Différents organes sécréteurs
(http://www.cosmovisions.com/secretionsvegetales.htm)
3. Rôles physiologiques
La fonction biologique des HEs demeure le plus souvent obscure. Il est toutefois vraisemblable qu'ils ont un rôle écologique, vu le rôle de certaines d'entre-elles aussi bien dans le domaine des interactions végétales (inhibiteur de germination agent allellopatique) que dans celui des interactions végétales-animales (protection contre les prédateurs, insectes, champignons). Pour certains auteurs il pourrait constituer des supports de « communication» (Bruneton, 1993).
Les vapeurs aromatiques saturent l'air autour de la plante: le jour, elles empêchent la température de l'air de monter jusqu'à un degré insupportable, facilitant ainsi certaines réactions chimiques. lis interviennent également, par leurs odeurs caractéristiques dans l'attraction de pollinisation (Ormeno et al., 2007).
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4. Procédés d’extraction des huiles essentielles
Différentes méthodes sont mises en œuvre pour l’extraction des essences végétales, parmi elles:
4.1. Entrainement à la vapeur d’eau
L’entraînement à la vapeur d’eau est une méthode affirmée pour l’obtention des huiles essentielles, cette technique ne met pas en contact direct l’eau avec la matière végétale à traiter. Durant le passage de la vapeur d’eau à travers la plante, les cellules éclatent et libèrent l’huile essentielle qui est vaporisée sous l’action des vapeurs pour former un mélange eau et huile essentielle en deux phase, une phase organique et une phase aqueuse. L’avantage de cette technique est d’éviter certains phénomènes d’hydrolyse ou de dégradation pouvant affecter la qualité des huiles essentielles (Bruneton, 1999).
4.2. L’hydrodistillation
Le principe de cette technique consiste à immerger la matière végétale dans un bain d’eau. L’ensemble est porté à ébullition à pression atmosphérique. La chaleur permet l’éclatement des cellules et la libération des molécules odorantes, ensuite le mélange est refroidi. Une fois condensées, eau et huile essentielle sont séparés du fait de leurs différences de densité (Bruneton, 1999).
Figure 2. Schéma du dispositif de l’hydrodistillation
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4.3. L’enfleurage
Cette méthode se rapproche par son principe de l’extraction par solvant volatil, mais cette fois-ci on utilise des graisses comme solvants car elles ont aussi une forte affinité pour les composés odorants (Bruneton, 1999).
4.4. L’extraction par solvant organique
L’hydrodistillation et l’entrainement à la vapeur d’eau ont été infructueux avec certaines plantes comme la rose, le narcisse ou encore le mimosa, qui sont trop fragiles pour supporter ces procédés, c’est ce qui a poussé les chercheurs à mettre au point de nouvelles méthodes d’extraction. Ainsi dés le XVIIIème
siècle, des tentatives ont été menées en utilisant un solvant ; l’éther. Cette trouvaille a été très vite abandonnée a cause
des couts de production et des risques d’explosion liés aux solvants. Ils optèrent par la suite pour l’hexane et le benzène en raison de leur volatilité et de leur grand pouvoir de solubilisation (Bruneton, 1999).
4.5. Extraction assistée par micro-ondes
L’extraction assistée par micro-ondes est une nouvelle technique qui combine l’utilisation des micro-ondes et d’autres méthodes traditionnelles. Dans ce procédé, la matière végétale est chauffée par micro-ondes dans une enceinte close dans laquelle la pression est réduite de manière séquentielle. Les composés volatils sont entrainés par la vapeur d’eau formée à partir de l’eau propre à la plante. Ils sont ensuite récupérés à l’aide des procédés classiques à savoir condensation, refroidissement, et décantation (Bruneton, 1999). Des études démontrent que cette technique possède plusieurs avantages tels que le gain de temps d’extraction, l’utilisation de petites quantités de solvant et l’obtention d’un rendement d’extraction élevé (Hemwimon et al., 2007).
4.6. L’extraction au CO2 supercritique
Cette méthode utilise le CO2 pour dissoudre de nombreux composés organiques, le CO2 doit obligatoirement se trouver entre l’état liquide et l’état gazeux, il est donc exposé à une forte pression et à une température avoisinant les 32°C. Cette technique est très prometteuse car le produit obtenu est proche du naturel sans aucune trace de solvant. Le CO2 a aussi l’avantage d’être inodore, incolore et ininflammable, ce qui assure des conditions de sécurité supérieures (Piochon, 2008).
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5. Contrôle de la qualité des huiles essentielles
Le contrôle des HEs s’effectue par différents essais, comme la miscibilité à l’éthanol et certaines mesures physiques : indice de réfraction, pouvoir rotatoire et densité relative. La couleur et l’odeur sont aussi des paramètres importants.
La meilleure carte d’identité quantitative et qualitative d’une HE reste cependant le profil chromatographique en phase gazeuse. Il permet de connaitre très exactement la composition chimique et de rechercher d’éventuelles traces de produits indésirables tels que les pesticides ou des produits chimiques ajoutés (Pibiri, 2005).
En aromathérapie, l’utilisation de tels profils est indispensable pour différencier dans une même espèce les variations chimiques induites par différents facteurs qui ont une influence sur la biosynthèse végétale, tels que l’ensoleillement, l’altitude, la nature et la composition du sol (Pibiri, 2006).
6. Techniques d’analyse des huiles essentielles
L’analyse des HEs consiste à l’identification et à la détermination de la teneur des différents composés constituant une essence ; c’est une opération délicate qui nécessite la mise en œuvre de plusieurs techniques, la plus couramment employée est l’utilisation du couplage d’une technique chromatographique.
6.1. La chromatographie en phase gazeuse (CPG)
Actuellement cette technique est la plus utilisée pour la séparation des composés volatils des HEs. Elle consiste à injecter le mélange complexe diluée dans un solvant (non retenu par la phase stationnaire) dans une colonne, cette dernière peut être liée à un spectromètre de masse (SM) lui-même lié à un détecteur. Chaque composés de l’HE est caractérisé par un indice de rétention propre qui permettra de traduit les variations du soluté dans l’éluant en chromatogramme en fonction du temps (Adams, 1995).
6.2. Le couplage chromatographie en phase gazeuse / spectrométrie de masse
Le couplage CPG/SM en mode impact électronique (SM-IE) est très employé dans le domaine des huiles essentielles. Il permet de connaître, dans la grande majorité des cas, la masse moléculaire d’un composé et d’obtenir des informations structurales relatives à une molécule à partir de sa fragmentation (Adams, 1995).
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7. Principaux constituants des huiles essentielles
Les HEs sont des produits du métabolisme secondaire des plantes, elles sont un mélange, complexe et éminemment variable, de constituants qui appartiennent de façon quasi-exclusive, à deux groupes caractérisés par des origines biogénétiques distincts:
Le groupe des terpenoides d'une part;
Le groupe des composées aromatiques dérivées du phenyl-propane d'autre part (Bruneton, 1993).
7. 1. Terpènes
Les terpènes sont des hydrocarbures formés à partir d’unités isopreniques (C5H8) n. En général, seul les terpènes de faible poids moléculaire (de 10 à 20 atomes de carbone) sont retrouvés dans les huiles essentielles. A noter les monoterpènes, composés de 2 unités d’isoprènes (C10H16) et les sesquiterpènes formés de 3 unités isopreniques (C15H24). Quelques diterpènes (C20 H32) peuvent être retrouvés dans les huiles essentielles, cela reste tout de même exceptionnel (Bakkali et al., 2008 ; Bruneton, 2008).
Les terpènes retrouvés dans les huiles essentielles dérivent de l’acide mévalonique, lui-même obtenue à partir du métabolisme des sucres après formation de l’acétyle coenzyme A.
13 7. 2. Phénylpropanoïdes
Les phenylpropenes constituent une famille parmi celle des phenylpropanoides et qui sont synthétisés à partir du phénylalanine, ils détiennent leur nom des six carbones
aromatique phénol et des 3 carbones propènes produit lors de la première étape de la biosynthèse des phenylpropanoides. Ils représentent un petit pourcentage au sein des HEs, ceux qui ont été les plus étudiés sont l’eugénol, iso-eugénol, safrol, vanill et le cinnamaldéhyde (Hyldgaard et al., 2012).
Figure 4. Présentation du cycle aromatique des Phénols
Figure 5. Dérivés phénoliques
8. Toxicité des huiles essentielles
Les HEs d’usage commun ont une toxicité par voie orale faible ou très faible avec des DL50 supérieures à 50g/Kg. En ce qui concerne la sarriette et l’origan la toxicité est un peu plus élevée autour de 1,4g/Kg (observés chez l’animal) (Bruneton 1990).
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Certaines molécules peuvent présenter des effets néfastes pour l'homme au même titre que certaines substances de synthèse. Les HEs contenant surtout des phénols et des aldéhydes peuvent irriter la peau, les yeux et les muqueuses.
Les inflammations cutanées siègent de manière privilégiée sur les paupières et les aisselles ; ils vont du simple prurit (démangeaison) à l'eczéma allergique en passant par des plaques, un aspect psoriasique, voire des pigmentations ou dépigmentations locales. (Meynadier et Raison-Peyron, 1997).
Les terpènes; le camphre, menthol, la thujone et l’eucalyptol peuvent provoquer des réactions d’allergies ainsi que des manifestations neurologiques chez certains patients. Certains alcools sont non recommander : l’alcool cinnamique, l’alcool anisique.
Les HEs de thym et de lavande sont cytotoxiques pour des cellules de hamster chinois (Inouye, 2003). Par ailleurs, des HEs d’origan ont montré une forte cytotoxicité sur des cellules humaine dérivées de cancers (Sivropoulou, et al 1996).
III. L’huile essentielle de thym