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Utilisation de composés polyphénoliques ou de leurs dérivés comme capteurs
de radicaux libres dans les filtres de cigarette.
La présente invention a trait à l'utilisation de composés
polyphénoliques ou de leurs dérivés comme capteurs de radicaux libres dans
les filtres de cigarettes.
De nombreux composés polyphénoliques sont connus pour leurs
propriétés bénéfiques dans des domaines aussi variés que l'hypertension,
l'hypercholestérolémie, impliquée dans les maladies cardiovasculaires, les
infections virales, ou encore les phénomènes inflammatoires. Les activités
anti-lipoperoxydantes et anti-carcinogènes de certains polyphénols ont
également été décrites.
Par ailleurs, l'incorporation des polyphénols du thé vert dans un
filtre de cigarette a été envisagée pour éliminer l'odeur déplaisante des
cigarettes.
Les auteurs de la présente invention ont à présent découvert que
l'incorporation de polyphénols ou de leurs dérivés dans le filtre d'une
cigarette
permet d'éliminer efficacement les radicaux libres des molécules cytotoxiques
de la fumée de la cigarette lors de leur passage à travers le filtre.
La présente invention a donc pour objet l'utilisation de composés
polyphénoliques comme capteurs ("scavengers") de radicaux libres dans les
filtres de cigarettes.
La présente invention concerne également l'utilisation de composés
polyphénoliques ou de leurs dérivés comme capteurs de radicaux libres dans un
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la
filtre de cigarette, lesdits composés phénoliques ou leurs dérivés étant
présents
dans le filtre sous la forme d'un extrait solide de romarin.
De préférence, les polyphénols utilisés conformément à la
présente invention peuvent être choisis parmi le camosol, le rosmanol, l'acide
rosmarinique, l'acide camosique, et leurs dérivés.
Par "dérivés", on entend notamment les composés dérivant des
composés polyphénoliques par substitution de l'atome d'hydrogène d'au moins
un des groupements hydroxy des composés potyphénoliques ' par un
groupement alkyle en C1-Ce, ou un groupement (alkyl en C,-C4)carbonyle. Les
acétates tels que les acétates de l'acide camosique et les acétates de l'acide
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rosmarinique sont des dérivés préférés des composés polyphénoliques utilisés
conformément à l'invention.
Par "dérivés" des polyphénols utilisés conformément à l'invention
tels que le camosol, le rosmanol, l'acide rosmarinique, l'acide camosique, on
entend également les isomères desdits polyphénols tels que notamment
l'épirosmanol et l'isorosmanol (Nakatani et al., Agric. Biol. Chem., 1984,
vol.
48, n 8, pp 2081-2085).
Ces composés peuvent être obtenus par synthèse chimique
classique ou par voie biotechnologique, selon des procédés connus de
io l'homme du métier. Ils peuvent également être isolés d'extraits végétaux.
Lesdits polyphénols peuvent être également utilisés selon la
présente invention sous la forme d'un extrait végétal, de préférence d'un
extrait de plante de la famille des Labiées, tel que notamment d'un extrait de
romarin (Rosmarinus officinalis L.).
Un tel extrait végétal peut être obtenu par extraction par un
solvant polaire tel qu'un solvant alcoolique ou hydro-alcoolique. L'alcool
utilisé
comme solvant peut être notamment l'éthanol. Cet extrait peut également être
avantageusement obtenu à l'aide de dioxyde de carbone supercritique et est
alors plus riche en composés polyphénoliques.
De manière préférentielle, l'extrait végétal utilisé selon l'invention
peut être obtenu par extraction par un solvant polaire suivie par une
extraction
au C02 supercritique.
L'extraction de romarin est réalisée de préférence sur des plantes
séchées, par exemple sur des branches de romarin, coupées et séchées au
soleil pendant 4 à 5 jours.
Les composés polyphénoliques ou leurs dérivés., obtenus par
synthèse chimique, par voie biotechnologique, ou par extraction à partir de
végétaux, peuvent être utilisés seuls ou en mélange conformément à
l'invention.
De manière préférentielle, un mélange de camosol, d'acide
camosique et d'acide rosmarinique peut être avantageusement utilisé.
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Les composés polyphénoliques ou leurs dérivés peuvent être
utilisés sous forme libre ou peuvent être conjugués ou couplés à un support
("carrier') permettant d'augmenter le poids de l'ensemble polyphénols-support.
Ce support peut comprendre un polymère. Des microbilles peuvent en
particulier servir de support. Elles peuvent par exemple être constituées de
plastique (polystyrène ou autre) ou de verre.
Les composés polyphénoliques peuvent être incorporés dans les
nitres de cigarettes à un taux de 0,5 mg à 0,5 gramme, de préférence 0,002 à
0,1 gramme, de préférence 0,01 gramme.
Lorsque les composés polyphénoliques sont dissous dans un
solvant, on peut avantageusement imbiber le filtre de la cigarette avec ledit
solvant contenant les polyphénols puis procéder à l'évaporation dudit solvant.
Plus particulièrement, le filtre de la cigarette peut être imbibé avec un
extrait
végétai alcoolique ou hydro-alcoolique puis soumis à une évaporation du
solvant alcoolique ou hydro-alcoolique.
Les composés polyphénoliques ou leurs dérivés peuvent être
également dissous dans une huile saturée, et ainsi incorporés dans le filtre
de-
la cigarette.
L'invention a également pour objet un procédé de préparation
d'un-filtre de cigarette dans lequel on incorpore audit filtre de cigarette
des-
composés polyphénoliques choisis parmi le camosol, le rosmanol, l'acide
rosmarinique, l'acide camosique, et leurs dérivés.
Telle que revendiquée, l'invention a aussi pour objet un procédé de
préparation d'un filtre de cigarette comprenant des composés polyphénoliques
ou
leurs dérivés comme capteurs de radicaux libres et présents dans ledit filtre
sous la
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3a
forme d'un extrait solide de romarin, ledit procédé comprenant les étapes
suivantes:
a. on extrait des épis de romarin à l'aide d'un solvant polaire pour
obtenir une composition comprenant ledit solvant polaire et les
composés polyphénoliques ou leurs dérivés;
b. on imprègne ledit filtre de cigarette avec la composition obtenue à
l'étape a); et
c. on évapore ledit solvant polaire du filtre imprégné de la composition
pour obtenir le filtre de cigarette comprenant les composés
polyphénoliques ou leurs dérivés sous la forme d'un extrait solide de
romarin.
Telle que revendiquée, l'invention a de plus pour objet un procédé de
préparation d'un filtre de cigarette comprenant des composés polyphénoliques
ou
leurs dérivés comme capteurs de radicaux libres et présents dans ledit filtre
sous la
forme d'un extrait de romarin, ledit procédé comprenant les étapes suivantes:
a. on extrait des épis de romarin à l'aide d'un solvant polaire pour
obtenir une première composition comprenant ledit solvant polaire et
les composés polyphénoliques ou leurs dérivés;
b. on évapore ledit solvant polaire de la première composition pour
obtenir un poudre comprenant les composés polyphénoliques ou
leurs dérivés sous la forme d'un extrait solide de romarin;
c. on dissout ladite poudre dans une phase huileuse pour obtenir une
seconde composition; et
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d. on imprègne ledit filtre de cigarette avec la seconde composition
obtenue à l'étape c).
Préférentiellement, avant l'étape b) des procédés mentionnés ci-dessus, on
purifie la première composition obtenue à l'étape a) en effectuant une
extraction
sélective au CO2 supercritique. Plus préférentiellement, l'extraction
sélective au
CO2 supercritique a lieu à une température comprise entre 40 et 100 C et à
une
pression comprise entre 1 et 170 bars.
Préférentiellement, le solvant polaire est un solvant alcoolique ou hydro-
alcoolique, tel que par exemple l'éthanol. Plus préférentiellement,
l'extraction à
l'étape a) de l'un des procédés de l'invention est effectuée avec de l'éthanol
à 65 C.
Plus préférentiellement encore, l'extraction de l'étape a) est effectuée avec
un volume d'éthanol en litres utilisés correspondant à cinq fois le poids en
kilogramme des épis de romarin.
Préférentiellement, la phase huileuse utilisée dans l'un des procédés ci-
dessus est du CRODAMOL .
L'invention a encore pour objet un filtre de cigarette obtenu par l'un des
procédés ci-dessus. Un tel filtre permet de réduire la quantité de molécules à
radicaux libres présents dans la fumée de cigarette.
Les auteurs de la présente invention ont découvert que les polyphénols ou
leurs dérivés incorporés dans le filtre d'une cigarette captent les radicaux
libres des
molécules cytotoxiques présentes dans la fumée de cigarette, aussi bien dans
la
phase aqueuse que dans la phase solide de la fumée, qui est constituée
essentiellement de goudrons.
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Ces molécules cytotoxiques favorisent l'apparition de cancers
chez les fumeurs, notamment du cancer des poumons.
Les polyphénols ou leurs dérivés incorporés dans le filtre d'une
cigarette présentent également, d'une part, une inhibition de l'activité des
composés carcinogènes, par réduction de la formation d'amines
hétérocycliques, lors de la combustion du tabac et, d'autre part, une
détoxification des composés carcinogènes, tels que le benzopyrène.
La figure et les exemples suivants illustrent l'invention sans en
limiter la portée.
La figure annexée est un graphe représentant l'intensité du
signal, en résonance paramagnétique électronique, des radicaux terbutyloxy
dans la phase gazeuse de la fumée de cigarette en fonction de la quantité
d'extrait de romarin incorporé dans le filtre.
EXEMPLE
A - Préparation d'un extrait de romarin.
Des épis de romarin (Rosmarinus officinales L.) sont soumis à une
extraction par de l'éthanol, à 65 C. Le volume d'éthanol utilisé (en litres)
correspond à cinq fois le poids en kg des épis de romarin.
L'extrait est ensuite purifié et enrichi en polyphénols par
extraction sélective au C02 supercritique. Selon le réglage de la température
entre 40 C et 100 C et de la pression entre 1 à 170 bars, l'extrait est
purifié et
enrichi de façon sélective en ses différents composants.
Un tel extrait contient les composés suivants :
- camosol,
- rosmanol,
- rosmadial,
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- acide camosique,
- genkwanine,
- acide rosmarinique...
5 Les proportions de ces différents composants varient selon le
plant de romarin utilisé. Généralement, on obtient un extrait comprenant
environ 25 % d'acide rosmarinique, environ 10 % d'acide camosique et
environ 5 % de camosol.
io
B - Incorporation de l'extrait dans un filtre de cigarette.
Un filtre de cigarette est imbibé avec soit l'extrait préparé,
l'éthanol étant ensuite évaporé, soit une phase huileuse à base de
CRODAMOL (Française d'Arômes et Parfums), dans lequel est dissoute une
poudre obtenue par séchage de l'extrait préparé ci-dessus.
C - Efficacité du filtre contenant les polyphénols.
1. Modélisation assistée par ordinateur :
L'efficacité du filtre de cigarette ainsi préparé est mise en
évidence dans un premier temps par modélisation assistée par ordinateur,
selon la méthode de Monte-Carlo, qui permet de calculer le nombre de
rencontres entre une molécule cible carcinogène et un composé
polyphénolique utilisé conformément à l'invention.
Le nombre de molécules cytotoxiques à radicaux libres présents
dans la fumée de cigarette a été calculé de part et d'autre du filtre.
Le nombre de molécules cytotoxiques est fonction du volume de
fumée passant par le filtre, du volume du filtre, de la concentration en
molécules cytotoxiques dans la fumée et de la concentration en polyphénols
dans le filtre.
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Les auteurs de la présente invention ont ainsi montré que 0,01 g
de l'extrait de romarin incorporé dans le filtre d'une cigarette permet de
réduire
de plus de 70 % le taux de molécules à radicaux libres cytotoxiques dans la
fumée de cigarette.
2. Résonance paramaonétiaue électronique :
L'activité anti-radicalaire de l'extrait comprenant du camosol, de
l'acide rosmarinique et de l'acide camosique a été confirmée par une
spectroscopie de Résonance Paramagnétique Electronique (RPE) mettant
io éventuellement en oeuvre la méthode dite de "spin trapping".
a. Matériels et méthodes
La RPE est une technique qui permet d'étudier directement ou
indirectement des substances paramagnétiques. Les composés
paramagnétiques sont des molécules possédant un électron célibataire non
apparié sur leur dernière couche -de valence. On désigne de telles substances
par le terme de radicaux. Lorsque ces radicaux ont des durées de vie très
courtes (très inférieure à la seconde) il est avantageux d'utiliser la
technique
dite de "spin trapping". Elle consiste à utiliser des piégeurs capables de
stabiliser les radicaux produits par la formation d'un adduit et ainsi de les
mesurer pendant plusieurs minutes. Cette réaction se fait de la façon
suivante:
Radical durée de vie courte + piégeur adduit
(paramagnétique) (diamagnétique) (paramagnétique)
Le DMPO (5,5' diméthyl pyrroline-N-oxyde) a été utilisé comme
"piégeur".
Activité anti-radicalaire sur les radicaux produits dans la
phase gazeuse de la fumée de cigarette :
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Le dispositif permettant le piégeage des radicaux de la phase
gazeuse de la fumée de cigarette est décrit dans Pryor et ai, Environmental
Health Perspectives, 1976, vol.16, pp 161-175.
Une cigarette est placée à l'extrémité d'un tel dispositif, et la
phase gazeuse de la fumée, après passage à travers un filtre de Cambridge
(plus fin qu'un filtre de cigarettes afin de retenir les goudrons), est
dissoute
dans une solution de benzène "spin trap".
Pour chaque mesure, le DMPO est ajusté à une concentration de
32 mM dans une solution de benzène et la phase gazeuse de deux cigarettes
io est utilisée.
Activité anti-radicalaire sur le radical semiquinone contenu
dans la phase solide du filtre de cigarette
Outre les radicaux libres produits dans la phase gazeuse de la
fumée, des radicaux libres sont présents dans les goudrons partiellement
stoppés par la phase solide des filtres classiques commerciaux.
Le radical, majoritairement présent dans ces goudrons et
responsable d'une activité carcinogène bien établie à ce jour, est de nature
semiquinonique. Cette semiquinone qui a une grande durée de vie va pouvoir
réagir au sein des cellules et ainsi produire des espèces délétères tels les
radicaux oxygénés.
Une seconde série d'expérience a consisté en l'étude du radical
semiquinone contenu dans la phase solide du filtre. Cette étude ne nécessite
pas l'utilisation de piégeurs. En effet, la détection du radical qui a une
durée
de vie très longue, se fait in situ sur le filtre récupéré.
b. Résultats
Efficacité en solution de l'extrait de romarin sur le piégeage
des radicaux libres produits dans la phase gazeuse.
Afin d'évaluer ' la capacité de l'extrait de romarin à piéger les
radicaux de la phase gazeuse de la fumée de cigarette en solution dans le
benzène, on a évalué l'intensité du signal en RPE des radicaux terbutyloxy en
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fonction de la quantité d'extrait de romarin ajouté dans la solution de
piégeage,
exprimée en gramme de poudre d'extrait séché.
La diminution du signal indique que l'extrait de romarin a une
vitesse de piégeage des radicaux supérieure à celle du DMPO (cf figure).
Efficacité de l'extrait de romarin sur le piégeage des radicaux
produits dans la phase gazeuse, après imprégnation du filtre avec
l'extrait de romarin séché et dissous dans le CRODAMOLO :
Le filtre a été imprégné avec 250 pi de la phase lipidique à base
de CRODAMOL , contenant 10 mg/ml de poudre d'extrait sec de romarin.
L'analyse par RPE du spectre du radical terbutyloxy (tBuO )
dissous dans le benzène a permis d'observer une diminution de 65 % du
signal de l'adduit DMPO/tBuO . Ce résultat montre que l'extrait de romarin
utilisé est efficace pour inhiber la formation des radicaux tBuO .
Efficacité de l'extrait de romarin sur le piégeage des radicaux
produits dans la phase solide, après imprégnation du filtre avec l'extrait
de romarin séché et dissous dans le CRODAMOL0 :
Parallèlement à l'expérience réalisée ci-dessus, le signal du
radical semiquinone présent dans le filtre de cigarette a été évalué.
Une diminution d'environ 63 % du signal de la semiquinone a été
observée après traitement du filtre avec l'extrait du romarin. De plus, il est
intéressant de noter qu'il n'apparaît pas de nouveaux signaux pouvant indiquer
la formation de nouveaux radicaux dus au piégeage par l'extrait de romarin. En
conséquence, ces résultats montrent que l'extrait de romarin est actif quant à
sa capacité à éteindre le signal de la semiquinone, et qu'il ne subit pas,
lors de
cette réaction, de transformation générant un nouveau radical.
