La pipérine

 

I.    Présentation

 

    La pipérine est l’une des molécules que l’on retrouve dans les épice de la famille botanique des pipéracées, tel le poivre noir : Piper Nigrum.

 

1.    Le poivre noir

 

    Ce que l’on appelle le poivre noir est en réalité le fruit du poivrier, récolté avant maturité et séché. Les poivres blancs et verts sont les mêmes fruits, mais récoltés et préparés selon différentes méthodes.

 

    Le poivre noir est originaire de l’Inde et est désormais également cultivé en Indonésie, Sri Lanka, Brésil et Madagascar.

 

    Les différentes parties de la plante s contiennent toutes de la pipérine, dans des proportions variables, notamment en fonction de la maturité de la plante, mais c’est le fuit qui en contient le plus.

 

2.    La molécule de pipérine

 

Fig. 1

 

    Il s’agit de la (2E,4E)-5-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-1-(piperidin-1-yl)penta-2,4-dien-1-one en nomenclature officielle.

 

    Elle fut isolée la première fois par un savant Danois, Hans Christain Orstedt mais n’a été étudiée qu’après la seconde guerre mondiale par le pharmacologue Hongrois Nicholas Jancso qui mis en évidence une phase de dessenbilisation après une excitation des nerfs par cette substance.

Différentes études de cette molécule et de ses dérivés suivront, mettant en évidence ses nombreuses propriétés biologiques.

 

3.    Propriétés biologiques

 

    Elles sont particulièrement nombreuses et ont été mises à profit depuis plusieurs décennies.

En effet, la pipérine possède des propriétés antimicrobiennes, anti-inflammatoires, hépatoprotectives, antimutagènes…

De plus, elle favorise la biodisponibilité de certaines molécules chimiques dans le corps.

 

De récentes études ont prouvées la plupart des vertus que l’on prêtait aux extraits de poivre.

 

-         Les propriétés anti-inflammatoires ont été mises en évidence par l’action de la pipérine

sur la COX-1 (cyclooxygénase) et la LOX-1 (lypooxygénase), des enzymes impliquées dans la biotransformation de l’acide arachidonique respectivement en prostaglandines et en leukotriènes impliquées dans le mécanisme de l’inflammation.

 

-         L’amélioration de la biodisponibilité de certaines molécules ont été mises en

évidence par l’action inhibitrice de la pipérine.

En effet, les molécules étrangères à l’organisme (tels les médicaments) sont soient bloquées hors de l’organisme, soient transformés dans l’organisme par des enzymes (on parle de métabolisation) dont le but est de rendre le produit étranger facilement éliminable par le corps, le plus souvent par voie urinaire.

La pipérine inhibe justement de telles enzymes, telle l’UDP-glucose déshydrogénase (par les doubles liaisons conjuguées de la molécule) et permet donc l’assimilation au niveau de l’intestin. Le cytochrome P450 est également en partie inhibé (par le groupe méthylène dioxy), ce qui diminue la métabolisation du corps étranger.

 

Fig. 2 : Groupe méthylène dioxy inhibiteur du cytrochrome P 450.

 

Si on diminue la transformation du médicament et donc son élimination, des doses plus petites, avec moins d’effets secondaires, peuvent être prescrites.

La pipérine agit également en tant que mime des molécules transportant les substances dans l’organisme, assurant ainsi une meilleure répartition du produit actif.

Ainsi, on utilise actuellement des traitements contre l’inflammation contenant de la curcumine (principe actif) en association avec de la pipérine (favorisant son assimilation).

 

-    In vitro, en présence de pipérine, il a été mis en évidence une assez nette diminution de la prolifération de métastase avec certaines souches de cellules cancéreuses.

 

-         Il a été démontré une action in vitro de la pipérine sur un parasite, le Trypanosome Cruzi responsable de la maladie de Chagas, responsable d’environ 21 000 morts et de 200 000 nouveaux cas par an sur le continent américain. Les malades peuvent présenter des symptômes cardiaques, des problèmes digestifs et des atteintes neurologiques.

La pipérine, et ses dérivées, agissent en tant qu’inhibiteur de prolifération.

 

Fig. 3 : Dérivé de la pipérine pour le traitement de la maladie de Chagas.

 

-         Il a même été montré une action de la pipérine sur le repigmenation de la peau lors du vitiligo, une dermatose (maladie de la peau) caractérisée par l’apparition de plaques blanches due à la disparition des mélanocytes (responsables de la formation de mélanine, le pigment donnant sa couleur à la peau).

 

Fig. 4 : Molécule présentant la meilleure activité dans le traitement du vitiligo.

 

Cependant, la pipérine présente également des aspects négatifs :

 

-         Il a été montré à des doses dépassant 1,12 mg/kg par jour un effet immunotoxique

(toxique du système immunitaire) chez la souris.

 

-         Des doses de 5 à 10 mg/kg et par jour ont provoquées une diminution de la tailles des

organes sexuels et de la production des spermatozoïdes chez la souris.

 

Et même s’il s’agit ici de fortes doses, et que l’on ne peut pas transposer directement les effets chez la souris à l’homme, il convient de se souvenir que la pipérine peut, malgré ses nombreuses promesses en chimie thérapeutique, être également nocive.

 

 

II.    Extraction à partir du poivre noir

 

    Nous allons voir deux modes d’extraction de la pipérine : l’un utilisant un extracteur de type Soxhlet et l’autre au reflux d’un solvant.

 

1.    Extraction au soxhlet

 

a. Matériel et produits utilisés

 

  1. Extracteur Soxhlet complet
  2. Chauffe ballon
  3. Evaporateur rotatif
  4. Filtre en verre fritté
  5. Bécher de 250 ml
  6. Erlenmeyer de 50 ml
  7. Eprouvette de 250 ml
  8. Fiole à vide avec joints
  9. Ethanol 95°
  10. Pierre ponce
  11. Hydroxyde de potassium
  12. Eau distillée
  13. Ether éthylique

 

b. Mode opératoire

 

  1. On réduit 40 g de poivre en poudre fine que l’on place dans la timbale de l’extracteur.
  2. On place 150 ml d’éthanol avec quelques grains de pierre ponce dans le ballon et on chauffe.
  3. On laisse l’extraction se poursuivre pendant deux heures.
  4. On concentre la solution jusqu’à un volume de 10 à 20 ml.
  5. On ajoute 20 ml d’une solution glacée d’hydroxyde de potassium à 10 % dans l’éthanol.
  6. Filtrer la solution si nécessaire.
  7. Refroidir la solution dans un bain eau/glace.
  8. Ajouter de l’eau goutte à goutte jusqu’à ce que la pipérine ne précipite plus. Laisser la solution reposer une heure au minimum, une nuit si possible.
  9. Filtrer le précipité et le rincer avec environ 20 ml d’eau glacée (en 3 portions).
  10. Rincer le précipité avec 10 ml d’éther glacé.
  11. Laisser sécher le précipité.
  12. On peut recristalliser le produit dans de l’éthanol.
  13. On récupère les cristaux par filtration sous vide.
  14. On sèche les cristaux et on prend le point de fusion.

 

 

2.    Extraction au reflux

 

a. Matériel et produits utilisés

 

  1. Ballon monocol de 250 ml
  2. Réfrigérant à eau
  3. Verre fritté, porosité 4
  4. Fiole à vide avec joints
  5. Eprouvette de 250 ml
  6. Evaporateur rotatif
  7. Erlenmeyer de 50 ml
  8. Pierre ponce
  9. Ethanol 95°
  10. Hydroxyde de potassium
  11. Eau distillée
  12. Ether éthylique

 

b. Mode opératoire

 

  1. On réduit 40 g de poivre noir en poudre fine que l’on place dans le ballon de 250 ml.
  2. On rajoute dans le ballon 100 ml d’éthanol et quelques grains de pierre ponce.
  3. On adapte un réfrigérant et on chauffe au reflux pendant 2 heures.
  4. On filtre sur verre fritté de porosité 4.
  5. On concentre le filtrat sous vide jusqu’à 10 ou 20 ml.
  6. On ajoute 20 ml d’une solution glacée d’hydroxyde de potassium à 10 % dans l’éthanol.
  7. Filtrer la solution si nécessaire.
  8. Refroidir la solution dans un bain eau/glace.
  9. Ajouter de l’eau goutte à goutte jusqu’à ce que la pipérine ne précipite plus. Laisser la solution reposer une heure au minimum, une nuit si possible.
  10. Filtrer le précipité et le rincer avec environ 20 ml d’eau glacée (en 3 portions).
  11. Rincer le précipité avec 10 ml d’éther glacé.
  12. Laisser sécher le précipité.
  13. On peut recristalliser le produit dans de l’éthanol.
  14. On récupère les cristaux par filtration sous vide.

 

Note :

 

    Il est possible de rajouter 2 g de noir de carbone pour enlever une partie des impuretés directement dans le ballon de 250 ml. Dans ce cas, on filtrera la solution en ajoutant deux disques en papier filtre sur le verre fritté pour éviter le passage du noir de carbone, très fin.

 

    L’extraction au reflux de l’éthanol peut également se faire sous vide, à une température réduite et avec une légère augmentation du rendement de l’extraction.

Dans ce cas, on établira d’abord le vide avant d’enclencher le chauffage.

 

 

III.      Résultats et discussion

 

    Il est intéressant de noter que les proportions de pipérine peuvent varier du simple au double en fonction du poivre et cela en suivant le même protocole d’extraction.

 

Les résultats des différentes méthodes d’extractions sont regroupés dans le tableau suivant :

 

 

Masse du brut (g)

Masse avant lavage à l’éther (g)

Soxhlet

1.246

0.542

Reflux

3.135

1.113

Reflux sous vide

3.495

1.149

 

    On peut noter que le meilleur rendement est obtenu au reflux de l’éthanol sous vide.

Ceci peut être attribué au fait que sous l’action du vide, les membranes des cellules sont fragilisées et peuvent même être brisée, favorisant ainsi l’action dissolvante de l’éthanol.

A noter que l’on extrait en même temps que la pipérine d’autre substances telles des résines…

 

    La pipérine se présente sous forme de cristaux jaune pâles, à reflets iridescents, fondant entre 127 et 130°C.

Les cristaux sont prismatiques, à quatre pans, et appartiennent au système monoclinique.

 

 

 

Fig. 5 : Cristal de pipérine (X 60).

 

 

Fig. 6 : Cristaux de pipérine.


 

 

    Chaque manipulation a fourni un produit présentant un point de fusion de 130°C.

 

    Avant traitement à l’éther diéthylique, on peut noter que le produit se présente sous forme d’une poudre brune foncée.

Après traitement, on obtient un produit jaune clair.

 


 

Fig. 7 : Pipérine avant lavage.

           

     

Fig. 8 : Pipérine après lavage à l’éther.

 

    Par évaporation de l’éther de lavage, on récupère un produit de consistance visqueuse présentant une forte odeur de poivre.    

 

    Il est intéressant de noter que la pipérine pure, sous forme de poudre est quasiment sans saveur alors que sa solution alcoolique possède une saveur piquante et poivrée.

 

 

IV.      Analyses

 

Le spectre IR est disponible ici.

 

Le spectre RMN est disponible ici.

 

 

V.    Produits utilisés

 

-         Ethanol : C2H5OH ;  Facilement inflammable.

Risque :    R 11 : Facilement inflammable.

Conseils de prudence : S 7 : Conserver le récipient bien fermé.

                                     S 16 : Conserver à l’écart de toute flamme ou source d’étincelles. Ne pas fumer.

 

-         Hydroxyde de potassium : KOH ; Corrosif.

Risque :   R 35 : Provoque de graves brûlures.

Conseils de prudence : S 26 : En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un spécialiste

                                      S 36/37/39 : Porter un vêtement de protection approprié, des gants et un appareil de protection des yeux/du visage.

                                      S 45 : En cas d’accident ou de malaise consulter immédiatement un médecin (si possible lui montrer l’étiquette).      

 

-         Ether diéthylique : C4H10O ; Extrêmement inflammable, nocif

Risque : R 12 : Extrêmement inflammable.

              R 19 : Peut former des peroxydes explosifs.

              R 22 : Nocif en cas d’ingestion.

              R 66 : L’exposition répétée peut provoquer dessèchement ou gerçures de la peau.

              R 67 : L’inhalation de vapeurs peut provoquer somnolence et vertiges.

Conseils de prudence : S 9 : Conserver le récipient dans un endroit bien ventilé.

                                     S 16 : Conserver à l’écart de toute flamme ou source d’étincelles. Ne pas fumer.

                                     S 29 : Ne pas jeter les résidus à l’égout.

                                     S 33 : Eviter l’accumulation de charges électrostatiques.

 

-         Pipérine : C17H19NO3 ; Nocif

Risque : R 22 : Nocif en cas d’ingestion.

              R 51/53 : Toxique pour les organismes aquatiques, peut entraîner des effets néfastes à long terme pour l’environnement aquatique.

Conseils de prudence : S 61 : Eviter le rejet dans l’environnement. Consulter les instructions spéciales/la fiche de données de sécurité.

  

 

VI.    Bibliographie

 

http://www.academiedespoivres.com/poivres/noir.htm

http://www.delano.com/Articles/piperine-multiplies.html

http://www.gereso.com/actualites/DossiersThematiques/SANcurcumine.html

http://www.pasteur.fr/actu/presse/documentation/chagas.html

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http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/cgi-bin/cre_index.cgi

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- C.R. Pradeep, G. Kuttan ; International Immunopharmacology 4 (2004) 1795-1803

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- S.K. Gupta, P. Bansai ; Pharmacological Research, Vol 41 N°6, 2000

- T. Malini, R.R. Manimaran ; Journal of ethnopharmacology, 64 (1999) 219-225

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