COMPLEXES D'INCLUSION DE CYSTEINE, LEUR PREPARATION ET LES COMPOSITIONS LES CONTENANT

DESCRIPTION

Domaine technique

[001] La présente invention concerne une nouvelle forme de présentation d'acides aminés, leurs dérivés, sels et mélanges, et plus particulièrement de la cystéine sous la forme de complexes d'inclusions. Ainsi, l'invention concerne le domaine des compositions pharmaceutiques, cosmétiques, alimentaires, alicaments, nutraceutiques et vétérinaires.

Etat de la technique

[002] Les acides aminés sont des composés essentiels puisqu'ils rentrent dans la constitution des protéines. L'homme n'étant pas capable de faire la synthèse des acides aminés, ceux-ci lui sont apportés grâce aux protéines contenues dans les aliments ou sous forme de complément alimentaire.

[003] La cystéine, mais aussi ses dérivés et sels, est un acide aminé soufré d'odeur, de goût et saveur désagréables. Or il s'agit d'un acide aminé essentiel dont il est nécessaire de masquer ses désagréments de façon à faciliter son administration et absorption par l'homme mais aussi les animaux.

[004] La présente invention vise précisément à offrir une solution à ce problème en proposant une nouvelle présentation des acides aminés et surtout de la cystéine sous forme de complexe par inclusion dans la cyclodextrine.

Description de l'invention

[005] L'invention a pour objet un complexe d'inclusion ou un mélange de complexes d'inclusion à base d'un ou plusieurs acides aminés, leurs dérivés ou sels et d'au moins une cyclodextrine ou dérivé(s) de celle(s)-ci.

[006] Dans la présente, par « acide aminé », on entend tout acide aminé naturel et/ou synthétique, essentiel et/ou non essentiel leurs sel ou dérivés. [007] Par exemple, les acides aminés peuvent être des acides aminés lévogyres (L-Acides aminés), des acides aminés dextrogyres leurs sels ou dérivés ou un mélange de ceux-ci. Les acides aminés peuvent être par exemple des alpha-L-acides aminés. [008] Par acide aminé essentiel, on entend les acides aminés qui ne peuvent pas être synthétisés par un organisme.

[009] Par acide aminé non essentiel, on entend un acide aminé qui peut être synthétisé par un organisme.

[0010] Par exemple, les acides aminés essentiels peuvent être choisi parmi les L-acides aminés, par exemple: le L-tryptophane, la L-lysine, la L- méthionine, la L-phénylalanine, la L-thréonine, la L-valine, la L-leucine et la L-isoleucine, la L-cystéine, la L-glycine et la L-tyrosine. [0011] Par exemple les acides aminés non essentiels peuvent être choisi dans le groupe comprenant l'alanine, l'arginine, l'asparagine, la cystine, la glutamine, l'histidine, la proline, la serine et la tyrosine.

[0012] Les cyclodextrines naturelles (alpha, béta et gamma) sont le plus souvent issues de la bioconversion de l'amidon de maïs par une enzyme bactérienne, la cycloglycosyltransférase (CGTase). [0013] Ce sont des oligosaccharides cycliques ayant respectivement, pour alpha, béta et gamma: 6, 7 ou 8 unités alpha-D-glucopyranoses, les liaisons reliant ces unités sont du type alpha-(1→4) glucosidique.

[0014] Les dérivés de cyclodextrines peuvent être obtenus par substitution de groupements hydroxyles primaires ou secondaires, par exemple par des radicaux alkyles, notamment comprenant de 1 à 12 atomes de carbone, par exemple méthyle (-CH ₃ ) ou propyle (-C ₃ H ₉ ). Ces substitutions peuvent permettre d'augmenter la lipophilie de la cavité et augmentent la solubilité aqueuse de la cyclodextrine. [0015] En d'autres termes, ces substitutions peuvent permettre d'augmenter l'amphiphilie de la cyclodextrine et améliorent la solubilité aqueuse de la cyclodextrine.

[0016] La structure des cyclodextrines peut être représentée comme un tronc conique, avec une cavité hydrophobe. L'extérieur de la molécule de cyclodextrines est généralement hydrophile, ce sont des molécules pseudo-amphiphiles. [0017] Cette structure pseudo-amphiphile peut permettre la formation de complexes d'inclusion. Le complexe d'inclusion peut présenter des propriétés physico-chimiques indépendantes de la molécule invitée et ainsi améliorer la solubilité apparente dans l'eau de cette molécule. Cette amélioration de solubilité peut permettre, par exemple une amélioration de la biodisponibilité de la molécule, notamment en améliorant la vitesse de dissolution de la molécule.

[0018] Ainsi, l'invention est remarquable en ce qu'elle permet de préparer des complexes très stables d'acides aminés par inclusion dans la cyclodextrine. En outre, dans le cas de la cystéine, ou d'autres acides

aminés soufrés, leurs dérivés ou sels, l'inclusion dans la cyclodextrine permet de disposer de complexe sans odeur désagréable et sans saveur amère.

[0019] Un autre objet de l'invention est donc l'utilisation d'une cyclodextrine, d'un mélange de cyclodextrine ou de leurs dérivés pour masquer l'odeur désagréable et/ou la saveur amère d'un composé par inclusion de ce composé dans un complexe avec ladite cyclodextrine. Ainsi, l'invention concerne encore l'utilisation d'une cyclodextrine, d'un mélange de cyclodextrine ou de leurs dérivés, comme agent de masquage de l'odeur désagréable et/ou de la saveur amère d'un composé dans une composition pharmaceutique, alicament, vétérinaire, nutraceutique, alimentaire ou cosmétique.

[0020] Ce composé est de préférence un acide aminé soufré, comme la cystéine ou la méthionine, un dérivé ou sel de ceux-ci ou encore leur mélange.

[0021] En d'autres termes, l'acide aminé souffre peut être un acide aminé naturel ou synthétique, un acide aminé souffre lévogyre ou dextrogyre, par exemple il peut s'agir de la L-cystéine ou de la L-méthionine ou un dérivé ou sel de ceux-ci. [0022] En effet, comme indiqué précédemment, Les cyclodextrines sont des oligosaccharides cycliques dans lesquels les unités glucopyrannosyliques sont des unités d'enchaînements glycosidiques. [0023] Les molécules de cyclodextrine présentent une surface extérieure hydrophile, tandis que leur cavité centrale intérieure est apolaire, ce qui permet à d'autres molécules qui sont moins polaires que l'eau de pénétrer dans la cavité hydrophobe de la cyclodextrine en formant un complexe d'inclusion.

[0024] Les cyclodextrines mises en œuvre dans le cadre de la présente invention sont des cyclodextrines choisies parmi l'alpha-, la béta- et la gamma-cyclodextrine et/ou leurs dérivés sous formes substituées ou non substituées ou une forme hydratée de ces dernières ou un mélange de

celles-ci. Selon une forme avantageuse de mise en œuvre, le complexe ou le mélange de complexe contient de l'alpha-cyclodextrine ou une majorité d'alpha-cyclodextrine.

[0025] Dans un complexe selon l'invention, le rapport moléculaire, du(des) acide(s) aminé(s), plus particulièrement la cystéine, ses dérivés ou ses sels, par rapport à la cyclodextrine ou ses dérivés est compris entre 1 : 0,5 et 1 : 15 et de préférence de l'ordre de 1 : 2.

[0026] L'invention concerne aussi les compositions comprenant ou consistant en un complexe ou un mélange de complexe comme défini précédemment. Ces compositions selon l'invention peuvent être des compositions pharmaceutiques, alicaments, vétérinaires, nutraceutiques, alimentaires ou cosmétiques. [0027] Dans les compositions de l'invention, le complexe ou le mélange de complexes est présent à une concentration comprise entre 0,001 et 25 % en poids de la composition. Dans le cas d'une composition alimentaire, le complexe ou le mélange de complexes est présent de préférence à une concentration comprise entre 0,001 et 10 % et dans une composition cosmétique, le complexe ou le mélange de complexes est présent de préférence à une concentration comprise entre 0,01 et 25 %. Dans le cas d'une composition pharmaceutique, celle-ci contient de préférence le complexe ou le mélange de complexes à raison de 1 à 10000 mg par unité de dosage.

[0028] Une composition selon l'invention peut se présenter sous la forme d'un liquide, notamment aqueux, d'un semi-solide, d'un solide. Elle peut tout particulièrement se présenter sous la forme d'une poudre, de comprimés, de gélules, d'une crème, des cristaux liquides et systèmes multicouches, des laits, des pommades, des huiles, des lotions, des gels, des solutions aqueuses ou alcooliques, des cires, d'une émulsion, micro- émulsion, notamment huile-dans-eau ou eau-dans huile, voire d'une

émulsion multiple, de liposomes, de nanoparticules, de microparticules ou d'une suspension.

[0029] Ainsi, les compositions de l'invention peuvent être administrées par voie orale, rectale, parentérale, par application topique ou autre. [0030] L'invention se rapporte encore à la préparation des complexes et des compositions définis précédemment. A titre d'exemple, un procédé de préparation d'un complexe d'inclusion de cystéine, un dérivé ou un sel de celle-ci et de cyclodextrine, comprend les étapes suivantes : [0031] - on mélange la cystéine, une dérivée ou sel de celle-ci et la cyclodextrine, en solution aqueuse,

[0032] - éventuellement on agite ce mélange et on récupère le complexe par toute technique appropriée.

[0033] Avantageusement, le mélange de cystéine et de cyclodextrine est effectué à une température de l'ordre de 4°C et à l'abri de la lumière. [0034] La récupération du complexe peut être réalisée par lyophilisation, évaporation, dessiccation ou spray drying. [0035] D'autres avantages pourront encore apparaître à l'homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous, illustrés par les figures annexées, donnés à titre illustratif.

Brève description des figures

La figure 1 représente le spectre FT-IR du complexe et de la cystéine. - La figure 2 représente le thermogramme de la cystéine.

La figure 3 représente le thermogramme du complexe de la cystéine avec l'alpha-cyclodextrine.

La figure 4 représente les spectres FT-IR de la cystéine : témoin (courbe foncée) et traitée à 100 ⁰ C (courbe claire). - La figure 5 représente le spectre FT-IR du complexe : témoin

(courbe foncée), traitement à 100 ⁰ C (courbe claire).

EXEMPLES

Exemple 1 : Caractérisation du complexe d'inclusion de la cvstéine ou sous forme de sel ou ses dérivés avec l'alpha-cvclodextrine

[0036] Le complexe d'inclusion a été caractérisé au moyen des éléments suivants :

[0037] Le complexe a été préparé puis isolé par une technique de lyophilisation. Il a été caractérisé par l'étude de son spectre FT-IR et sa résistance à la chaleur a été testée.

[0038] Les spectres IR et de DSC ont été déterminés respectivement sur un appareil Spectrum One et un DSC6 de Perkin Elmer. La stabilité thermique du complexe a été étudiée en utilisant ces 2 techniques. Les molécules ont subi un cycle thermique avec un plateau de chauffe à 100 ⁰ C pendant 20 minutes en DSC pour tester leur résistance à la chaleur. Pour cela, une quantité de 5 mg du principe actif a été pesée et introduite dans une capsule de DSC. Celle-ci a été scellée avant d'être utilisée. Le spectre de DSC a été obtenu versus une capsule vide avec un programme de chauffage rapide (20°C/min) suivi du plateau thermique à 100°C. Après refroidissement de la capsule, son contenu est récupéré pour l'étude du spectre IR de la molécule.

[0039] Les essais ont été conduits directement sur le complexe et ont été comparés aux résultats obtenus avec la cystéine non complexée. [0040] La figure 1 représente le spectre IR du complexe et de la cystéine. La courbe foncée correspond à la cystéine et la courbe claire au complexe cystéine et cyclodextrine.

[0041] La formation du complexe est objectivée par une modification du spectre IR de la cystéine (spectre noir). Un pic caractéristique vers 1200 cm-1 de la cystéine est entièrement masqué du fait de l'interaction avec la cyclodextrine.

[0042] Le procédé de fabrication utilisé permet bien d'obtenir un complexe entre la cyclodextrine et la cystéine.

[0043] En ce qui concerne la caractérisation par DSC, le thermogramme de la cystéine est en figure 2. La cystéine présente un pic endothermique vers 68°C correspondant à une modification de la molécule. La figure 3 représente le thermogramme du complexe de la cystéine avec l'alpha-cyclodextrine.

[0044] On observe que la courbe du complexe d'inclusion (fig. 3) ne présente pas le pic de fusion à 65°C qui est par contre présent sur la courbe de la cystéine (fig. 2), ce qui prouve que la formation du composé d'inclusion a eu lieu.

Exemple 2 : complexes selon l'invention

[0045] 1) On ajoute une solution de cystéine ou sous forme de sel ou ses dérivés (0,311g dans 20 ml d'acétone) à une solution d'alpha- cyclodextrine (2,5 g dans 20ml d'eau) (rapport molaire cystéine ou sous forme de sel ou ses dérivés/cyclodextrine 1 :1).

[0046] On a maintenu les deux solutions, mélangées, sous agitation pendant 4 heures à une température de 100 ⁰ C. On a recueilli le précipité par une dessication sous vide.

[0047] 2) On a formé une solution d'un mélange de cystéine ou sous forme de sel ou ses dérivés (0,311 g) et d'alpha-cyclodextrine (2,5 g), dans un rapport molaire 1/1 dans 20 ml d'eau. Après 2 heures, on a soumis la solution à une dessication sous vide et on a obtenu le complexe voulu.

[0048] 3) On a formé une solution d'un mélange de cystéine ou sous forme de sel ou ses dérivés (0,311 g) et d'alpha-cyclodextrine (2,5 g), dans un rapport molaire 1 :1, dans 20 ml d'eau On a maintenu le mélange sous agitation pendant 2 heures à une température de 4°C et à l'abri de la lumière. Après cette période, on filtré la solution et on l'a soumise à une lyophilisation.

[0049] 4) Conditions de la lyophilisation des exemples 1 à 3 ci-dessus :

- Temps et température de congélation : 4 heures à -50 ⁰ C

- Temps et température de sublimation : 12 heures à 30°C.

[0050] 5) On a formé une solution d'un mélange de cystéine ou sous forme de sel ou ses dérivés (0,311 g) et d'alpha-cyclodextrine (2,5 g), dans un rapport molaire 1:1, dans 20 ml d'eau On a maintenu le mélange sous agitation pendant 2 heures à une température de 4°C et à l'abri de la lumière. Après cette période, on a filtré la solution et on l'a soumise à une évaporation sous vide.

Exemple 3 : compositions pharmaceutiques et cosmétiques selon l'invention

[0051] Les compositions pharmaceutiques et cosmétiques sont formulées ci-après sous formes d'unités de dosage et chacune de ces unités peut contenir de 1 à 1000 mg de principe actif. [0052] On présente ci-après les exemples qui illustrent les compositions pharmaceutiques et cosmétiques que l'on peut obtenir au moyen de la présente invention, étant établi que les exemples présentés ne sont pas limitatifs. 1) Comprimés (obtenus par compression directe) :

- Cystéine/alpha - cyclodextrine (1 :1) 900 mg

- Lactose 50 mg - Phosphate de calcium 60 mg

- Stéarate de magnésium 5 mg [0053] On a mélangé le complexe d'inclusion cystéine/a - cyclodextrine avec du lactose et du phosphate de calcium.

[0054] On a ajouté le stéarate de magnésium à ce mélange et on a comprimé le mélange final de manière à obtenir des comprimés dont chacun contient 100 mg de cystéine.

2) Gélules :

-Chlorhydrate de Cystéine/alpha - cyclodextrine(1 :1) 666 mg

- Hydroxypropylméthylcellulose 70 mg

- Stéarate de magnésium 15 mg [0055] On a mélangé le composé d'inclusion Chlorhydrate Cystéine/a - cyclodextrine avec de lηydroxypropylméthylcellulose et du Stéarate de magnésium et on introduit le mélange dans des capsules en gélatine, chaque capsule contenant 96 mg de PA.

3) Sachets :

- Cystéine/alpha - cyclodextrine (1 :1) 900 mg

- Sorbitol 2920 mg - Aspartame 18 mg

[0056] On a dilué le composé d'inclusion Cystéine/alpha-cyclodextrine dans du sorbitol; on a ajouté successivement de l'aspartame ; on a introduit le mélange ainsi obtenu dans des sachets thermosoudés contenant le PA équivalent à 100 mg.

4) Application cosmétique : - Cystéine/alpha-cyclodextrine (1 :1) 18 mg

- Sphingolipides 100 mg

- Huile de vaseline 99800 mg [0057] Le composé Cystéine/a - cyclodextrine est mélangé avec les Sphingolipides et la vaseline puis chauffés à 75°C pendant 1 heure, jusqu'à l'obtention d'un mélange transparent et homogène. Le mélange reste limpide après refroidissement et peut être émulsionné dans les formules cosmétiques ou autres.

5) Compositions agroalimentaires. [0058] II a s'agit de mettre au point un produit alimentaire enrichi en cystéine, sachant que cet acide aminé est instable à la température de cuisson et possède une odeur et saveur désagréables.

[0059] La stabilité thermique de la molécule a été étudiée en utilisant la technique FT-IR. La molécule a subi 2 cycles thermiques suivants : [0060] Un plateau de chauffe à 10O ⁰ C pendant 20 minutes en DSC simulant la cuisson dans la pâte [0061] Un chauffage à 70 ⁰ C à l'air libre puis un refroidissement lent pendant 30 minutes

[0062] Pour l'étude à 100°C pendant 20 minutes, une quantité de 5 mg du principe actif a été pesée et introduite dans une capsule de DSC. Celle- ci a été scellée avant d'être utilisée. Le spectre de DSC a été obtenu versus une capsule vide avec un programme de chauffage rapide (20°C/min) suivi d'un plateau thermique à 100 ⁰ C. Après refroidissement de la capsule, son contenu est récupéré pour l'étude de son spectre FT-IR. Durant le cycle de chauffage, la molécule était donc protégée de la lumière et de l'air. [0063] Le cycle de chauffage à 70 ⁰ C a été conduit dans un bêcher sur une plaque chauffante et a été suivi d'un refroidissement. La molécule n'était donc ni protégée de l'air ni de la lumière. Le spectre IR de chaque produit a été analysé avant et après le traitement pour détecter des modifications du spectre pouvant traduire une dégradation [0064] La figure 4 représente les spectres IR de la cystéine : témoin (courbe foncée) et traitée à 100 ⁰ C (courbe claire).

[0065] Les 2 spectres IR présentent des différences avec la disparition d'un pic vers 1600 cm-1 et vers 2600 cm-1. L'analyse des courbes montre une modification de la molécule pouvant correspondre à une dégradation. Après le cycle thermique, le signal est fortement atténué à cause d'une forte déshydratation. La cystéine est une molécule fortement hydrophile. [0066] Les études conduites en FT-IR ont montré que l'incorporation de la cystéine libre dans l'aliment avant cuisson est rendue difficile par une dégradation thermique et par son goût désagréable. [0067] Afin de répondre aux problèmes de la cystéine, elle a été incluse dans une cyclodextrine. Le complexe a été préparé puis isolé par

une technique de lyophilisation. Il a été caractérisé par l'étude de son spectre IR et sa résistance à la chaleur a été testée. [0068] Le bénéfice de cette encapsulation a été validé sur quelques préparations alimentaires « maisons » sur lesquelles a été mis en évidence un masquage du goût de la cystéine. Cette préparation a été testée sur un petit panel de personnes, 8 au total avec des résultats toujours en faveur du complexe. La formation du complexe permet de supprimer l'odeur de la cystéine mais également d'atténuer le goût principalement quand celui-ci est introduit dans la pâte. C'est la complexation de la molécule par la cyclodextrine qui aboutit à ce masquage du goût.

[0069] La formation du complexe permet également de stabiliser la cystéine. L'étude de la stabilité du complexe à la chaleur a été étudiée par FT-IR. La figure 5 représente le spectre IR du complexe : témoin (courbe foncée), traitement à 100 ⁰ C (courbe claire). [0070] La courbe claire correspondant à un traitement thermique de 100 ⁰ C pendant 20 minutes et la courbe foncée de référence ne présentent pas de différence. De plus, l'étude en DSC ne montre pas de pics endo- ou exothermiques. Ces 2 résultats démontrent que le complexe avec la cyclodextrine stabilise et protège la cystéine.