TPE - Effets antibactériens des huiles essentielles

T.P.E. Effets antibactériens des huiles essentielles

Plan

TPE : Effets antibactériens des huiles essentielles

Problématique : Peut-on observer et expliquer les effets antibactériens des huiles essentielles ?

I. Introduction

1. Qu’est-ce qu’une huile essentielle ?

2. Fabrication d'une huile essentielle

II. Manipulation

1. Extraction d’une huile essentielle

2. Observation des effets antibactériens

III. L’action antibactérienne d’une huile essentielle

1. Une action avérée

2. Expliquer ces effets
IV. Conclusion

I.1.

I. Introduction

1. Qu’est-ce qu’une huile essentielle ?

Une huile essentielle est un extrait liquide de substances végétales concentrées. Cet extrait est constitué en particulier des molécules odorantes volatiles d’une plante. Cette essence végétale est créée grâce à la synthèse du végétal, et permet donc à la plante de se multiplier, de pousser et aussi de se défendre contre les bactéries, les virus ou toute autre sorte de parasites.

Les huiles essentielles peuvent être extraites dans plusieurs centaines de plantes différentes, que ce soit au niveau de la feuille comme au niveau de la fleur ou encore de l’écorce ou la tige par exemple. Toutes ces possibilités sont à l’origine de nombreuses compositions chimiques, et par conséquent de nombreuses propriétés différentes.

En effet, depuis l’Antiquité, les huiles essentielles sont utilisées pour leurs propriétés thérapeutiques ou cosmétiques. Néanmoins, la thérapie par les aromes appelée « aromathérapie » n’est apparue qu’au début du XX^ème siècle.

Avec les nombreuses propriétés des huiles essentielles, ces dernières sont aujourd’hui utilisées dans différents domaines :

Le domaine thérapeutique ; où les huiles essentielles sont utilisées pour leurs effets antiseptiques et anti-infectieux (notamment avec l’huile essentielle de lavande), anti-inflammatoires, neurologiques (calmants, antispasmodiques…) mais aussi pour des effets jouant sur l’activité digestive ou encore sur le système cardiovasculaire.

Le domaine du cosmétique ; en effet, les huiles essentielles sont utilisées dans de nombreux produits de soin pour le corps, avec des concentrations différentes selon la partie du corps concernée par le soin. Le plus souvent, nous retrouvons ces essences dans des crèmes pour la peau, et dans certains parfums.
Cependant, les huiles essentielles pures peuvent être irritantes pour la peau voire même dangereuses, et nécessitent donc une certaine précaution d’utilisation et doivent être diluées avant utilisation. Certaines huiles sont même retirées du marché pharmaceutique à cause de leur toxicité.

I.2.

2. Fabrication d’une huile essentielle

Pour extraire l’huile essentielle d’une plante, il existe plusieurs méthodes spécifiques. Dans la majorité des cas, la méthode utilisée sera l’hydrodistillation, aussi appelée entraînement par vapeur d’eau. Comme son nom l’indique, cette méthode consiste à l’entrainement des particules volatiles de l’huile essentielle avec de la vapeur d’eau. Cette technique correspondant à nos besoins pour la suite du TPE sera détaillée et illustrée dans la partie suivante.

La deuxième méthode souvent utilisée est l’extraction à froid. Cette technique ne demande aucun changement de température, mais ne convient pas à toute sorte de plante car elle est réservée à certains fruits comme le pamplemousse, la mandarine, le citron. L’extraction à froid consiste à presser la substance végétale avec une presse hydraulique. Avec cette méthode, l’extraction peut se faire à partir de l’écorce en pressant cette dernière contre des éponges naturelles, dont le résultat est décanté pour séparer l’huile essentielle de la phase aqueuse. L’extraction peut aussi se faire avec les fruits entiers, qui sont triés par taille pour augmenter le rendement et la qualité du résultat, avant d’être traités pour en extraire l’huile essentielle.

Une dernière méthode très peu utilisée est celle de l’extraction par solvant. Souvent, le solvant utilisé est du CO2 à l’état ni liquide ni gazeux, c’est l’état « supercritique ». Cette méthode reste onéreuse pour une utilisation industrielle mais produit certainement l’huile essentielle la plus olfactive car il s’agit d’une méthode d’extraction plus complète et qui dégrade moins les molécules odorantes que la vapeur d’eau.

II.1.

I. Manipulation

1. Extraction d’une huile essentielle

Hydrodistillation: On apprend grâce à l'étymologie du mot que hydro- en grec veut dire « eau », -distillation vient du latin stilla, « goutte » et que distillare (latin savant), signifie « tomber goutte à goutte ». La technique de l'hydrodistillation , aussi connue sous le nom d'entraînement à la vapeur, consiste à extraire ou séparer certaines substances organiques. Cette technique est l'une des plus anciennes puisqu'elle fut utilisée pendant l'Antiquité. Le principe est le suivant : on porte à ébullition notre mélange eau/végétal grâce à un chauffe-ballon, les cellules du végétals éclatent et libèrent les molécules odorantes qui sont entraînées par la vapeur d'eau , elles passent ensuite dans le réfrigérant à eau où elles sont condensées, puis récupérées dans un récipient.

Une fois le distillat récupéré, on y ajoute du cyclohexane et du sel. Le sel vient se mélanger à l'eau et augmente sa densité, par la même occasion, il rend la séparation entre la phase organique et la phase aqueuse plus nette. Le cyclohexane, lui, se mélange avec l'huile essentielle et non avec l'eau. C'est ce qui nous permet de différencier les deux phases et de procéder par la suite à une décantation. On appelle cela une extraction liquide-liquide.

Grâce à notre solution récupérée plus tôt, nous allons pouvoir procéder à une chromatographie. La chromatographie est une technique de séparation des constituants d'un mélange en phase homogène liquide ou gazeuse inventée aux alentours de l'année 1906 par le botaniste Russe Mikhaïl Tswett et qui a pour but d'analyser, de déterminer les différentes molécules d'un échantillon. Le principe repose sur des différences de comportements entre une phase mobile et une phase stationnaire. L'entraînement différentiel des constituants présents dans la colonne permet la séparation.

Ici, nous avons effectué une chromatographie sur couche mince en vu d'une comparaison de notre distillat (huile essentielle de lavande) et d'une huile essentielle de lavande du commerce. La phase stationnaire solide est fixée sur la plaque de chromatographie et l'éluant (cyclohexane+eau salée), la phase mobile, se trouve au fond du bécher. La phase mobile entraînera alors l'échantillon sur la phase stationnaire qui retiendra plus ou moins fortement les substances contenues dans l'échantillon.

Une fois le solvant arrivé en haut de la plaque de chromatographie, nous retirons la plaque. Nous attendons qu'elle soit sèche pour analyser les résultats qui sont pour le moment invisibles car l'échantillon analysé n'est pas coloré.

Nous usons de deux moyens pour révéler les tâches:

- Une exposition de notre plaque aux UV: actuellement, les plaques de chromatographie sont vendues avec des indicateurs, à la surface de la plaque, qui grâce à un éclairage aux rayons ultraviolets (254 ou 366 nanomètres) révèlent les tâches présentent sur la plaque. Les ultraviolets envoyés provoquent une fluorescence de couleur verte de l'indicateur, alors que les autres substances absorbent les UV et empêchent ces derniers d'atteindre la plaque, et donc l'indicateur. On remarquera aisément les endroits ne présentant aucune fluorescence. Il faudra entourer ces tâches au crayon de papier car elles disparaîtront une fois l'éclairage aux UV enlevé.

-Une immersion dans le permanganate de potassium: dans une cuve, on a versé une solution de permanganate de potassium dans laquelle on a trempé délicatement la plaque de chromatographie. Nous avons ensuite égoutté la plaque sur du papier absorbant, puis relevé les résultats.

Grâce à l'analyse des résultats, nous pouvons en conclure que l'huile essentielle de lavande vendue dans le commerce est synthétisée car nous y avons retrouvé plusieurs composants contrairement à notre huile, où l'on y retrouve qu'un seul composant.

II.2.

2. Observation des effets antibactériens

Pour observer les effets des huiles essentielles, on utilise une méthode dérivée de celle de l’antibiogramme à savoir l’aromatogramme. A partir d’un germe responsable d’une infection, prélevé dans le sang, les urines, les crachats, ou autres on réalise une mise en culture dans une boite de pétri. On place dans ces cultures des pastilles imprégnées d’huiles essentielles dont on souhaite observer l’efficacité. On peut ensuite constater les effets des huiles, celles-ci vont soit tuer les germes et prouver leur efficacité, ou bien laisser les germes se développer si elles sont inefficaces. Il est également envisageable que les huiles stoppent le développement des germes mais ne les détruisent pas , ces huiles seraient donc bactériostatiques.

A l’aide des ces antibiogrammes, dont la mise en œuvre et relativement simple, un médecin peut évaluer l’efficacité des huiles qu’il souhaite prescrire à un patient à partir d’analyse effectuées sur des prélèvements appartenant à ce dernier.

Toutefois il n’est pas garanti que les effets des huiles in vitro soit identique in vivo. Comme pour l’antibiogramme il existe une réserve de principe à la transposition des résultats.

Pour observer les effets antibactériens ou non des huiles essentielles on utilise un aromatogramme. Pour cela nous avons réalisé une expérience à partir de souche d'Escherichia Coli. Nous avons commencé par stériliser la paillasse à l’eau de javel et nous nous sommes lavés les mains pour éviter tout risque de contamination des bactéries.

Ensuite nous avons allumé le bec bunsen pour stériliser l’air. Une fois l’endroit stérile nous avons pu commencer la mise en culture.

En premier, nous avons prélevé les bactéries à l’aide d’une anse préalablement chauffée à rouge, puis nous les avons incorporées dans de l’eau stérile, il s'agit d'une mise en suspension. Après cela nous avons étalé les bactéries en suspension dans des boites de pétri à l’aide de râteaux que nous avons remplacé à chaque changement de boites.

Une fois les bactéries introduites dans les boites de pétri, nous avons déposé à l’intérieur de chaque boites une pastille de papier filtre préalablement imbibée d’huile essentielle (huile essentielle de lavande, de cannelle , de citron et une dernière huile issue de notre hydrodistillation). (une pastille par boite).

Notre expérience a échoué malgré plusieurs tentatives :

-Une reconcentration de la solution contenant les Escherichia Coli

-En réduisant le pH de l’eau distillé

-En mettant les cultures à 30°c (conseil du laboratoire Sordalab)

Les résultats que l’on aurait dû obtenir sont les suivants : Des cercles seraient apparus autour des disques imbibés d’huiles essentielles, ces cercles sont appelés cercles d’inhibition, plus le diamètre du cercle est grand, plus l’huile essentielle de la pastille est efficace.

Sur ce schéma illustrant les résultats que nous aurions pu obtenir nous pouvons observer que l'huile essentielle présente sur la pastille 3, la pastille 5 étant un témoin sans huile, n'agit que très peu, puisque son cercle d'inhibition est le plus petit. En revanche les huiles des pastilles 2 et 4 ont un fort pouvoir antibactérien qui s'illustre par le diamètre plus important de leur cercle respectif.

Ajout du 29/01/2014:

Après un dernier essai, à base cette fois-ci de Bacillus, l'aromatogramme a finalement montré des résultats.