1. Historique
L’usage des essences aromatiques remonte aux plus anciennes civilisations à quelques 5000 ans. Né en Inde, l’art de soigner par les huiles essentielles n’est développé en chine et tout particulièrement en Egypte, avant de gagner l’Occident plus tardivement via la médecine grecque et arabe (SALLÉ, 2004).
Entre 2000 et 3000 ans avant notre ère, les égyptiens utilisaient les plantes aromatiques dans le domaine de la médecine (ABRASSART, 1988).
Au début du XVIͤ ème siècle, Paracelse, médecin suisse, considéré comme le père de la pharmaco chimie étudia l’extraction de «l’âme» des végétaux sous forme de «quintessence» (ou cinquième essence) à laquelle on donnera le nom «d’esprit», puis «d’essence» et finalement «d’huile essentielle» (PARIS et al., 1971). Vers la fin du XVIème et du XVIIème siècle, plus de 100 huiles essentielles étaient utilisées.
Dans l’histoire moderne, les vertus thérapeutiques des huiles essentielles occupent une place de plus en plus importante. Aujourd’hui, nous reconnaissons que les huiles essentielles ont des effets pharmacologiques, psychologiques et physiologiques sur l’Homme (GARNEAU, 2005).
2. Définition
Les extraits sont des préparations liquide, obtenues à partir de drogues végétales généralement à l’état sec. Un extrait végétal est un ensemble composé de molécules volatiles, odorantes, renfermées dans les organes producteurs de certains végétaux extraites de celle-ci par différentes méthodes d’extraction. Ces substances se trouvent dans les feuilles et les fleurs, mais également dans les graines, les racines et les écorces des plantes. La plante constitue un grand potentiel pour nos sociétés. Outre le rôle alimentaire, médicinal, social, culturel et socio-économique, la plante ou les produits dérivés de plantes sont utilisés pour la conservation ou pour la protection des
récoltes et des plantes (BONZI, 2007).
2.1. Huiles essentielles
I. Définition
Les huiles essentielles sont des substances odoriférantes volatiles complexes fabriquées par les plantes (BEN SOULTANE et BAHRI, 2017). Une huile essentielle est en général un mélange de substances naturelles volatiles obtenues par C° distillation avec la vapeur d’eau à partir de la biomasse végétale (METALI et KERRAS, 2016).
Ces essences peuvent été regroupées en cinq classes : les alcools, les esters, les aldéhydes, les cétones et les oxydes. Elles sont souvent colorées du jaune pâle au rouge foncé voir brun, en passant par le vert émeraude ou encore le bleu (BACHELOT et al., 2005).
Elles sont employées à diverses fins dont la médecine, la parfumerie, la cosmétique et la lutte contre les microorganismes (bactéries et champignons) et les insectes. La quantité d’extrait produite varie selon les espèces et la méthode d’extraction.
II. Composition chimique des huiles essentielles
La composition chimique des essences est complexe et peut varier selon l’organe, les facteurs climatiques, la nature du sol, les pratiques culturales et le mode d’extraction (GUIGNARD, 2000).
Les huiles essentielles sont produites dans le cytoplasme des cellules sécrétrices et s’accumulent en général dans des cellules glandulaires spécialisées, situées en surface de la cellule et recouvertes d’une cuticule. Ensuite, elles sont stockées dans des cellules dites cellules à huiles essentielles, dans des poils sécréteurs, dans des poches sécrétrices ou dans des canaux sécréteurs (BRUNETON, 1999). Elles peuvent être stockées dans tous les organes végétaux : les fleurs, les feuilles, les racines, les rhizomes, les fruits, le bois et/ou les graines (BRUNETON, 1993).
Les HEs sont un mélange de constituants qui appartiennent à trois catégories de composés terpéniques, aromatiques et diverses (LAGUNEZ CAROLE, 2013).
. Terpènes
Selon BOTTIN (2006) cité par BENABDELKRIM (2014), Les terpènes sont des hydrocarbures formés par assemblage de deux ou plusieurs unités isopréniques, ce sont des polymères de l’isoprène de formule brute (C5H8). HAMDANI (2016), rapporte que, les principaux terpènes sont les hemiterpènes (C5), les monoterpènes (C10), les sesquiterpènes (C15), les diterpènes (C20), les triterpènes (C30) et les tétraterpènes (C40).
Les terpènes sont de structures très diverses (acycliques, monocycliques, bicycliques,…) et contiennent la plupart des fonctions chimiques des matières organiques (FINAR et HARERIMANA, 2013).
. Composés aromatiques
Les dérivés du phénylpropane (C6-C3) sont beaucoup moins fréquents que les terpènes. Ce sont très souvent des allyl- et propénylphénols, parfois des aldéhydes, caractéristiques de certaines huiles essentielles d’Apiaceae, mais aussi de celles du girofle, de la muscade, de l’estragon, du basilic,…etc. (eugénol, safrole, asarones, cinnamaldéhyde, etc.). On peut également rencontrer dans les huiles essentielles des composés en C6-C1 comme la vanilline (assez fréquente) ou comme l’anthranilate de méthyle. Les lactones dérivées des acides cinnamiques (c’est-à-dire les coumarines) étant, au moins pour les plus simples d’entre elles, entrainables par la vapeur d’eau, elles seront également présentes dans certaines huiles essentielles (BRUNETON, 2009).
. Composés d’origine diverse
Il s’agit de produits de transformation de molécules non volatiles. Ces composés contribuent souvent aux arômes de fruit. Prenant l’exemple de l’acide jasmonique présent dans l’huile essentielle de jasmin et retrouvé dans 150 familles (incluant les mousses et les fougères) il résulte de l’oxydation du linoléate (qui est un acide gras acétylénique) sous l’action d’une lipoxygénase (BRUNETON, 1999).
III. Procédés d’extraction des huiles essentielles
Le choix d’une technique d’exploitation des plantes aromatiques doit être adapté aux composés spécifiquement recherchés ; en principe cela ne dépend pas du type d’organe utilisé (feuille, fleur, bois, graine ou fruit, racine ou rhizome), à l’état frais ou à l’état sec. en raison de la diversité et la fragilité des matières des huiles essentielles l’extraction de ces dernières exige l’utilisation de moyens peu violents (THIERRY, 1988). La pharmacopée française ainsi qu’A.F.N.O.R et I.S.O n’admettent seulement deux entre eux (AFNOR, 1986):
- L’entrainement à la vapeur d’eau.
- L’expression à froid des péricarpes frais de certains citrus.
Les méthodes d’extraction sont adaptées aux propriétés physiques les plus importantes des huiles essentielles.
- Leur volatilité dans l’air et dans la vapeur d’eau.
- Leur solubilité dans les solvants organiques.
a. L’entrainement à la vapeur d’eau
Cette technique, ne met pas en contact directe l’eau et la matière végétale à traiter ; durant le passage de la vapeur à travers le matériel, les cellules éclatent et libèrent l’huile essentielle qui est vaporisée sous l’action de la chaleur pour former un mélange « eau + huile essentielle ». La vapeur d’eau, qui a volatilisé et entrainé l’huile essentielle, se condense ensuite dans le serpentin du réfrigérant, à la sortie de ce dernier, le mélange est récupéré ensuite séparé (MEGHAZI, 2012) (Fig. 29).
b. Hydro distillation
Cette méthode consiste en une distillation classique réalisée avec un dispositif de Clevenger (Figure N° 30), dans laquelle la matière végétale est plongée dans de l’eau, et l’ensemble est porté à ébullition. La vapeur d’eau chargée de substances volatiles se condense à l’intérieur d’un réfrigérant. Les essences, moins denses que l’eau, sont recueillies par simple décantation à la surface de celle-ci (CAMARA et al., 2010). Cette méthode est généralement utilisée en cas des huiles essentielles dont les constituants chimiques sont thermorésistants (NEDJAI et al., 2017).
c. Distillation à la vapeur saturée
Dans ce cas le matériel n’est pas en contact avec l’eau: la vapeur d’eau est injectée à travers la masse végétale disposée sur des plaques perforée en dessus de la base de l’alambic, les constituants volatils peu solubles dans l’eau sont entrainés et après condensation, séparés du distillat par décantation. Celle-ci s’effectue dans un récipient spécial (BRUNETON, 1999).
d. Enfleurage
Procédure qui met à profit la liposolubilité des composés odorants des végétaux dans les corps gras et qui permet l’exploitation des organes fragiles tels que les fleurs d’oranger et les pétales de roses, ces dernières sont mis en contact à la température ambiante avec un corps gras (saindoux: graisse animale) en vue d’une diffusion à froid, au bout de quelques jours la graisse se sature en essence et constitue ce qu’on appelle: pommade florale, celle-ci est épuisée par l’alcool absolu, l’alcool est ensuite évaporé sous vide (BRUNETON, 1999).
Lorsque les organes végétaux sont immergés dans le corps gras fondu il s’agit alors d’un enfleurage à chaud appelé également digestion, cette technique est toujours pratiquée par contre la première est quasi abandonnée vu le temps qu’elle prend et sont faible rendement (BRUNETON, 1999).
e. Extraction par les solvants volatils
L’extraction par les solvants consiste à la mise en contact de la matière végétale avec un solvant qui dissout et extrait les constituants solubles contenus dans la plante.
Aussi le choix des solvants obéit à des paramètres techniques et économiques: sélectivité, stabilité, inertie chimique, température d’ébullition pas trop élevée pour permettre son élimination totale, pas trop faible pour éviter les pertes et donc une élévation des couts, sécurité de manipulation (si possible non toxique et ininflammable) (BRUNETON, 1999). Les solvants les plus utilisés sont des carbures aliphatiques (éther de pétrole, hexane) (PARIS et al., 1981). Les solvants halogènes (dérivés chlorés et fluorés du méthane et de l’éthane) tandis que les carbures aromatiques par exemple: benzène, un bon solvant mais sa toxicité limite de plus en plus son utilisation.
Ce mode d’obtention présente l’avantage de contourner les dégradations probables induites par la présence d’eau et par les PH acides, en revanche il manifeste un majeur inconvénient le manque de sélectivité des solvants, de nombreuses substances lipophiles peuvent dès ce fait se trouver dans les concrètes (huiles fixes, phospholipides, caroténoïdes, cires,…) (BRUNETON, 1999).
f. Hydro diffusion ou Percolation
La percolation est une méthode consistant à envoyer la vapeur d’eau, de haut en bas, et non de bas en haut comme pour la distillation. Cette méthode a l’avantage d’être plus rapide et donc moins préjudiciable à la qualité des substances aromatiques.
Cependant, la percolation possède l’inconvénient de charger les huiles essentielles en substances non volatiles. Il en résulte des « essences de percolation » et non des huiles essentielles à proprement parler (ATTOU, 2017).
g. Extraction par micro-onde
Les micro-ondes sont des rayonnements électromagnétiques, caractérisées par un champ magnétique et un champ électrique; elles sont courtes à haute fréquences comprise entre les ondes radio et les ondes infrarouges, cette méthode consiste à chauffer la plante sélectivement par un rayonnement micro-ondes dans une enceinte dont la pression est réduite de façon séquentielle; les micro-ondes provoquent la vibration des molécules d’eau présentent dans le système glandulaire et vasculaire du végétal, ce qui produit un échauffement suivi de l’évaporation de l’huile essentielle, qui est entrainée dans le mélange azéotropique formée avec la vapeur d’eau propre à la plante traitée(sans ajout d’eau pour les produits traités en frais). Très rapide et peu consommateur d’énergie, le procédé livre un produit qui est le plus souvent de qualité supérieure à celle du produit d’hydro distillation traditionnelle (temps de travail divisé par 5 à 10 et température plus basse) (BRUNETON, 1999).
h. Extraction par des gaz supercritiques
Comme son noms l’indique, le fluide dans cette extraction est port au-dessous du point critique, qui est caractérisé par la température et la pression qui correspondent à un changement de état physique de la substance, autrement dit, audelà du point critique, le fluide peut avoir la densité d’un liquide et la viscosité d’un gaz, ce qui lui confère une bonne diffusibilité dans les solides et un bon pouvoir solvant. Si plusieurs gaz peuvent en théorie être utilisés, le dioxyde de carbone emporte l’intérêt car c’est un produit naturel, aisément disponible, inerte chimiquement, ininflammable, strictement atoxique, facile à éliminer totalement, sélective et peu couteux. Le point critique se situe à p=73,8 bars et T=31,3)°C (DOUGLAS et al., 2003).
IV. Conservation des huiles essentielles
La plupart des molécules constitutives des huiles essentielles sont insaturées, ce qui les rend instables et sensibles à l’altération. Selon les conditions de conservation, les essences naturelles peuvent être sujettes à des réactions secondaires telles que : le réarrangement moléculaire, la polymérisation, l’oxydation, la fermentation, l’hydrolyse, etc. Les huiles essentielles pures, se conservent officiellement 5 ans. Il est possible de limiter ces dégradations en prenant certaines précautions (BRUNETON, 1993):
- L’utilisation des flacons de faible volume en aluminium, en acier inoxydable ou en verre brun, entièrement remplis et fermés de façon étanche.
- Le stockage à basse température.
- La conservation sous atmosphère d’azote.
Il existe des normes spécifiques sur l’emballage, le conditionnement et le stockage des huiles essentielles (norme AFNOR NF T 75-001, 1996) ainsi que sur le marquage des récipients contenant des HE (norme NF 75-002, 1996) (RAYNAUD, 2006).
V. Caractérisations des huiles essentielles
Selon AOUIS (2015), les huiles essentielles se différencient des huiles grasses, par leurs propriétés physiques et leur composition, et elles se caractérisent par leurs propriétés organoleptiques (odeur, couleur et goût). Elles possèdent en commun un certain nombre de propriétés physiques:
1) Caractéristiques organoleptiques
a. Odeur: L’odorat est un sens chimique très sensible et l’habilité des parfumeurs à classer et caractériser des substances chimiques parviennent à doser les produits naturels et leur perception peut aller jusqu’au dix millionièmes de grammes par litre d’air.
b. Couleur : La coloration d’une huile essentielle dépend des produits qui la constituent. Certains solvants ont le pouvoir d’extraire beaucoup de pigments, ce qui intensifie la couleur d’une huile donnée.
c. Aspect: L’aspect d’un extrait dépend des produits qui la constituent, qui peuvent nous apparaître sous forme solide, liquide ou bien solide- liquide.
2) Propriétés physiques
Elles possèdent en commun un certain nombre de propriétés physiques (AOUIS,2015):
- Elles sont peu solubles dans l’eau et solubles dans les solvants organiques tels que, l’alcool, l’éther, le chloroforme, les émulsifiants.
- Leur point d’ébullition varie de 160° à 240° C.
- Leur densité est en général inférieur à celle de l’eau, elle varie de 0,75 à 0,99 (les huiles essentielles de girofle ou de cannelle constituent des exceptions).
- Elles ont un indice de réfraction élevé.
- Elles sont rarement inactives sur la lumière polarisée.
- Elles dissolvent les graisses, l’iode, le souffre, le phosphore, et réduisent certains sels.
- Ce sont des parfums, et sont de conservation limitée.
- Sont très altérables et sensibles à l’oxydation (mais ne rancissent pas).
- Ce sont des substances de consistance huileuse, plus ou moins fluides,
- très odorantes et volatiles.
- A la température ambiante elles sont généralement liquides.
VI.Fonctions biologiques des huiles essentielles
Les huiles essentielles permettent aux plantes de s’adapter à leur environnement et assurer leur ultime défense, elles jouent plusieurs rôles écologiques:
- Interaction plante-plante (inhibition de la germination et de la croissance).
- Interaction plante animale, pour leur protection contre les prédateurs.
(FOUCHE et al., 2008).
VII. Domaines d’utilisation des huiles essentielles
Les huiles essentielles sont connus et utilisés dès l’antiquité dans plusieurs domaines tels que:
1) En agriculture
Les pesticides naturels basés, notamment, sur les huiles essentielles représentent une alternative intéressante pour la protection des cultures contre les insectes, les adventices et les champignons, et sont utilisées comme agents de lutte biologique dans plusieurs cas (NEDJAI et al., 2017).
2) En cosmétologie
Les huiles essentielles peuvent être incorporées dans les préparations des produits cosmétiques (HAJJI et al., 2012).
3) En agroalimentaire
Les huiles essentielles sont utilisées comme rehausseurs de gout et pour améliorer la saveur des produits alimentaires élaborés. Actuellement, les industriels souhaitent l’utilisation des huiles essentielles comme conservateurs, au détriment des molécules de synthèse classiques couramment utilisées, telles que les parabènes.(KALOUSTIAN et al., 2012).
4) En médecine et pharmacie
A nos jours, les utilisations empiriques des huiles essentielles ont cédé la place à des recherches modernes, approfondies, fondées sur des bases scientifiques. Grâce à leurs propriétés antiseptiques, les huiles essentielles sont très utilisées dans le traitement de nombreuses maladies infectieuses (AISSANI, 2015).
2.2. Les Extraits aqueux
I. Définition
Tout comme les HE, des travaux de recherches scientifiques attestent par leurs résultats que les extraits de plantes ont des propriétés intéressantes contre les microorganismes. SURESH et al., (1997), ont montré que l’extrait des feuilles vertes de neem réduit l’infection due à Puccinia arachidis Speg. De même, SOMDA et al., (2003), attestent que les extraits aqueux de Portulaca oleracea L. à 30% réduisent la croissance radiale de Bipolaris maydis (Nisikado et Miyake) Shoem Dans le même ordre d’idées, BONZI (2005), révèle que les extraits de feuilles fraîches de Cassia
occidentalis L. concentrés à 50, 75 et 100% sont efficaces contre B. maydis (Nisikado et Miyake) Shoem, Fusarium equiseti (Corda) Sace., Curvularia sp. Et Phoma sorghina (Sace.) Boerema, Dorenbosch et Van Kesteren en traitement de semence de maïs.
3. Utilisation des plantes en protection des végétaux
Il existe un grand nombre de plantes qui ont des propriétés pesticides. Les flores locales cultivées ou spontanées, offrent beaucoup de possibilités pour la lutte phytosanitaire. Un exemple bien connu est celui du Neem ou Margousier d’Inde (Azadirachta indica), un arbre présent un peu partout en Afrique. Toutes ses parties, mais surtout ses graines, contiennent une substance active (azadirachtine) que l’on peut utiliser comme insecticide, et qui est efficace contre un grand nombre d’insectes tels que la noctuelle de la tomate (Helicoverpa armigera), la teigne des choux (Plutella xylostella), la coccinelle et des cucurbitacées (Henosepilachna elaterii), les thrips et les pucerons. Les autres produits végétaux possédant des propriétés insecticides sont le pyrèthre, la roténone (extraite du Derris), le piment, l’ail, le curcuma ou le tabac dont les extraits sont surtout efficaces contre les pucerons et les thrips (CARINA, 1981).
En outre, beaucoup d’autres plantes ont des effets insectifuges (basilic, carotte citronnelle, écorce de citrus, eucalyptus, oignon, tagète et même les feuilles de tomate), fongicides (ail, amarante, manioc amer, oignon, papayer, piment rouge, ricin,…), nématicides (crotalaire, lilas de Perse, ricin, tagète,…). Leur efficacité dépend de l’organe de la plante utilisé (graines, écorce, feuilles, tiges, bulbes,…) et du moment de prélèvement de celui-ci (BOURAS et BENHAMZA, 2013).
4. Activités biologiques des extraits
Les huiles essentielles, par la diversité des constituants qui les composent, sont des substances très actives (HILAN et al., 2006). Leur activité biologique dépend des caractéristiques qualitatives et quantitatives de leurs composants qui sont à leur tour influencés par le génotype de la plante, le chémotype de l’huile essentielle ainsi que l’organe et la méthode d’extraction, la saison, l’origine géographique de la plante et ses conditions bioclimatiques et agronomiques (SHIRZAD et al., 2011).
Les huiles essentielles ont un spectre d’action très large puisqu’elles inhibent aussi bien la croissance des bactéries que celles des moisissures et des levures. Leur activité antimicrobienne est principalement fonction de leur composition chimique, et en particulier de la nature de leurs composés volatils majeurs (HULIN et al., 1998).
4.1. Activité antifongique
Les huiles essentielles agissent sur la biomasse et la production des pseudos mycélium et inhibent la germination des spores, l’élongation du mycélium, la sporulation et la production de toxines chez les moisissures (OUSSALAH, 2006).
Les mycoses sont d’une actualité criante, car les antibiotiques prescrits de manière abusive favorisent leur extension, avec les huiles essentielles on utilisera des monoterpénols (géraniol, menthol, terpinéol), aldéhydes (néral, géranial, on ajoutera les sesquiterpéniques et les lactones sesquiterpéniques. Par ailleurs, les mycoses ne se développent pas sur un terrain acide. Ainsi il faut chercher à alcaliniser le terrain (BELKOU, 2005).
4.2. Activité antibactérienne
Les huiles essentielles agissent en empêchant la multiplication des bactéries, leur sporulation et la synthèse de leurs toxines. Les phénols (carvacrol, thymol) possèdent le coefficient antibactérien le plus élevé, suivi des monoterpénols (géraniol, menthol, terpinéol), aldéhydes (néral, géranial) (AMARTI et al., 2010).
4.3. Activité antivirale
Les virus donnent lieu à des pathologies très variées dont certaines posent des problèmes non résolubles aujourd’hui. Les huiles essentielles constituent une aubaine pour traiter ces fléaux infectieux, les virus sont très sensibles aux molécules aromatiques (SHUKLA et al., 1989).
Les huiles essentielles riches en phénols ont montré une activité antivirale contre certains virus notamment l’Herpes simplex (GIRARD, 2010).
4.4. Activité insecticide
En effet, les plantes constituent une source de substances naturelles (huiles essentielles et autres substances), qui présentent un grand potentiel d’application contre les insectes et d’autres parasites des plantes, et du monde animal
(BOUZOUITA et al., 2008).
4.5. Activité antioxydant
Les antioxydants sont des substances capables de neutraliser ou de réduire les dommages causés par les radicaux libres dans l’organisme et permettent de maintenir au niveau de la cellule des concentrations non cytotoxiques de ROS (VANSANT, 2004).
Notre organisme réagit donc de façon constante à cette production permanente de radicaux libres et on distingue au niveau des cellules deux lignes de défense inégalement puissantes pour détoxifier la cellule (FAVIER, 2003).
5. Modes d’action des plantes à effets pesticides
selon DAGNOKO (2009) Les substances actives contenues dans ces plantes agissent de différentes manières sur les insectes et les maladies:
5.1. Sur les insectes, elles ont un
a . Effet répulsif : les insectes sont repoussés par le goût et l’odeur de ces substances.
b. Effet insecticide: par ingestion des feuilles traitées, certains insectes meurent.
c. Effet sur le comportement sexuel: après traitement avec certaines plantes alternatives, on constate un changement de comportement ou de diminution de la capacité de reproduction pouvant aller jusqu’à la stérilité complète de l’insecte.
5.2. Sur les maladies, elles
a. Inhibent le développement des champignons.
b. Renforcent les défenses immunitaires des plantes contre la plupart des parasites (mildiou, oïdium,…) (BOURAS et BENHAMZA, 2013).
6. Avantages et importance économique de la lutte biologique par les extraits des végétaux
La plante constitue un grand potentiel pour nos sociétés. Outre le rôle alimentaire, médicinal, social, culturel et socio-économique, la plante ou les produits dérivés de plantes sont utilisés pour la conservation ou pour la protection des récoltes et des plantes en végétation.
L’emploi des extraits de plantes comporte des avantages certains. Avec l’augmentation des prix des produits chimiques et la rareté de ces produits sur les marchés locaux, les produits biodégradables provenant de plantes constituent une bonne alternative qui permet aux producteurs de pouvoir assurer la protection de leurs semences à un coût relativement faible (BOUDA et al., 2001). La réduction de l’emploi des pesticides chimiques due à l’utilisation des extraits de plantes contribue énormément à la réduction de la pollution de l’environnement et cela permet
également d’améliorer la santé publique des populations. L’emploi des extraits des plantes dans la lutte contre les champignons est prometteur compte tenu de leur efficacité et de leur innocuité sur l’environnement (WEAVER et SUBRAMANYAM, 2000).
Source:
Saighi Imane et Ben Hamdi Merièm 2020 . Identification et caractérisation des maladies fongiques de pomme de terre et essai de lutte biologique par les extraits végétaux dans la région d’EL-Oued.
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