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Place de moyens d’origine minérale et d’extraction naturelle en thérapeutique : "Quelle argile utiliser en dermatologie" ?

22 mars 2013

Les argiles sont des matériaux bien connus, utilisés dans le domaine de la santé. Leur appartenance au monde minéral est moins connue. Ce caractère permet d’expliquer leurs propriétés qui sont pour la plupart de natures physicochimiques et de justifier leur emploi par les médecins. Les propriétés de sorptions et d’échanges sont essentielles et le plus souvent réversibles. Ces minéraux sont naturels et sont donc plutôt bien admis par le public ; leur faible prix leur confère un attrait évident. Le domaine d’emploi couvre depuis longtemps le domaine vétérinaire. Un large développement est promis à ces minéraux grâce à la connaissance actuelle de leurs modes de réaction.

Dr J.C. Charrié 1, Dr M. Rautureau 2, Dr J.C. Lapraz 3.

- 1 Docteur en Médecine, Dipl. Univ. Plaies et Cicatrisation, Société Internationale de Médecine Endobiogénique et de Physiologie Intégrative (SIMEPI).
- 2 Docteur es sciences physiques, Université d’Orléans.
- 3 Docteur en Médecine, Société Internationale de Médecine Endobiogénique et de Physiologie Intégrative (SIMEPI).

Mots clés : Argiles, minéraux argileux, structures, propriétés physicochimiques.
Key words : clays, clay minerals, structures, physicochemical properties.

RÉSUMÉ
Les argiles sont des matériaux bien connus, utilisés dans le domaine de la santé. Leur appartenance au monde minéral est moins connue. Ce caractère permet d’expliquer leurs propriétés qui sont pour la plupart de natures physicochimiques et de justifier leur emploi par les médecins. Les propriétés de sorptions et d’échanges sont essentielles et le plus souvent réversibles. Ces minéraux sont naturels et sont donc plutôt bien admis par le public ; leur faible prix leur confère un attrait évident. Le domaine d’emploi couvre depuis longtemps le do-maine vétérinaire. Un large développement est promis à ces minéraux grâce à la connaissance actuelle de leurs modes de réaction.


SUMMARY

Clays are well-known materials, used in the field of health. Their membership in the mineral world is less known. This character makes it possible to explain their properties which are for the majority of physico-chemical nature and to justify their employment by the doctors. The sorption’s properties and of exchanges are essential and generally reversible. These minerals are natural and thus are rather well admitted by the public ; their weak price confers an obvious attraction to them. The field of application covers the veterinary field for a long time. A broad development is promised with these minerals thanks to the current knowledge of their modes of reaction.


A l’heure où les divers systèmes de santé sont dans un équilibre financier de plus en plus précaire, il n’est sans doute pas inutile pour le médecin de redécouvrir l’usage de moyens thérapeutiques d’extraction naturelle peu coûteux, tombés dans l’obsolescence, mais dont les propriétés empiriquement répertoriées n’ont pourtant jamais fait défaut. Encore faut-il que les outils utilisés dans une visée de soins le soient à bon escient. Dans ce but, repartir à leur découverte et analyser les données de la tradition au travers des avancées de la science d’au-jourd’hui sont des obligations incontournables.

Partir dans cette voie de recherche nécessite un travail rigoureux afin d’éviter les allégations d’efficacité ainsi que les croyances qui entourent souvent ces outils thérapeutiques depuis leur abandon par la médecine moderne. Aussi faut-il procéder par étapes :

  • 1. définir l’objet de l’étude ;
  • 2. retrouver les données issues de la tradition (recherche anthropologique, mais également dans la littéra-ture générale et scientifique) ;
  • 3. utiliser les données issues de la science moderne pour conforter ou infirmer des indications, et en envi-sager de nouvelles ;
  • 4. mener des expérimentations cliniques afin de valider les travaux.

Dans ce cadre, l’objectif de cet article est de rappeler les connaissances de base que nous avons sur l’argile et particulièrement sur l’illite (nom donné par la science d’aujourd’hui) composant courant de l’argile verte (nom donné par la science descriptive d’hier), disponible dans toutes les pharmacies françaises et possédant un agré-ment alimentaire.

Définition de l’argile

Il n’y a pas une, mais des argiles. Chaque argile a des propriétés qui lui sont propres. Leur point commun est d’être présentes dans des roches terreuses et de provenir essentiellement de la décomposition des feldspaths par l’eau. Elles ont pour propriétés, quand elles sont humides, d’être plastiques, et lorsqu’elles sont sèches de rester douces au toucher, de montrer une certaine cohésion et de happer à la langue (ce qui traduit leur affinité pour l’eau). Dans le langage scientifique des minéralogistes, ce sont des phyllosilicates hydratés .
Une "roche argileuse" a pour constituant principal une ou plusieurs « espèces de minéraux argileux » et souvent d’autres éléments associés tels certains micas (l’illite considérée comme argile est aussi, par certaines de ses propriétés, rattachée au groupe des micas), du quartz, du feldspath ou des oxydes par exemple. Ainsi, le kaolin qui est une « roche » est formé par de la "kaolinite" qui est un minéral argileux.

Avant d’aller plus loin, il convient de caractériser l’argile que nous étudions. La complexité du monde des argiles justifie plusieurs classifications. Les plus anciennes classent les argiles en fonction de leur lieu d’extrac-tion, puis de leurs couleurs, c’est une classification d’ordre macroscopique. En ce qui nous concerne, nous avons adopté la classification issue de leurs propriétés cristallochimiques , proposée par Caillère in « La minéralogie des argiles » ; elle correspond au schéma général actuellement adopté par le Groupe français des argiles (G.F.A.) et l’Association internationale pour l’étude des argiles (A.I.P.E.A) . Nous donnons la référence la plus récente pour la nomenclature retenue par le comité international de classification des argiles(1).

  • microcristallisés, d’une taille de l’ordre de deux micromètres ou inférieure, et de présenter une structure en feuillets empilés.
  • Les empilements de feuillets peuvent n’être composés que par un seul type de feuillet d’équidistance, c’est le type "monophyllite" avec une équidistance constante entre feuillets.
  • Si les empilements présentent plusieurs équidistances entre feuillets, c’est le type interstratifié.
  • Les feuillets de certaines espèces peuvent être discontinus, ils sont alors nommés "pseudo-feuillets", ou même enroulés.
  • La connaissance de la nature et de la composition des feuillets permet de distinguer les différentes argi-les. C’est sur cette base qu’a été constituée la classification mentionnée ci-dessus.

Du point de vue chimique, les argiles sont des silicates essentiellement d’aluminium ou de magnésium. Etant des minéraux, elles sont constituées d’ions. Les cations Si4+, Al3+ ou Mg2+ sont entourés d’anions oxygène (O2-) ou hydroxyle (OH-), ce qui favorise la formation d’un réseau cristallin structurant un feuillet plan.
L’unité construite à partir d’un cation silicium et de quatre anions oxygène constitue dans l’espace un tétraè-dre. Ces tétraèdres, associés entre eux, forment une couche plane dite couche tétraédrique (figure 1).

Par ailleurs, l’unité construite à partir d’un ion aluminium et de six anions oxygène ou hydroxyle constitue un octaèdre. De façon similaire, le regroupement des octaèdres crée une couche plane dite couche octaédrique (figure 2). Sur ce schéma on a représenté sans les distinguer des O2- et des OH-. Dans la structure des phyllosili-cates la répartition de ces ions est bien définie, comme on peut le constater sur les figures 3a et 3b.

La structure des feuillets présente une association de couches de tétraèdres et d’octaèdres dont le nombre et la composition permettent de distinguer les différentes argiles. Ces feuillets peuvent être observés grâce à la microscopie électronique. L’espace situé entre deux feuillets contigus est nommé espace interfoliaire, le paramè-tre de maille de l’argile est noté « c » sur la figure 3, il comprend l’épaisseur du feuillet et un espace interfoliaire (les ordres de grandeur pour « c », suivant le type d’argile, sont de 0,7nm / 1nm / 1,4nm). Certaines argiles peu-vent gonfler par fixation de molécules ou d’ions, ces valeurs sont des points de repère très importants, elles sont le principal indicateur de l’état de l’argile.

C’est au niveau des surfaces des feuillets et dans l’espace interfoliaire, en fonction de l’occupation de cet espace, que se déterminent les propriétés utilisables en thérapeutique. Le comportement d’une argile se justifie par ses propriétés physiques. Celles-ci imposent une réactivité qui s’exprime très souvent par des échanges ioniques conservant le squelette structural général ou d’échange de molécules situées dans l’espace interfoliaire. En ce sens, les argiles sont un important vecteur de composés actifs.
Voici donc pour le médecin non coutumier de l’usage de cet outil thérapeutique les premières bases d’approche de la réactivité des phyllosilicates. Son choix doit mettre en relation le diagnostic thérapeutique et les propriétés physicochimiques du minéral argileux qu’il désire utiliser. Il devra donc connaître pour le minéral argi-leux les différents points suivants :

  • la nature de l’argile et ses principaux caractères ;
  • compensateurs ;
  • l’existence d’impuretés non argileuses.
    Dans ce cadre, nous pouvons caractériser les divers types de phyllosilicates par le nombre de couches consti-tuant leurs feuillets. Deux grandes familles se distinguent :
    1. Une couche tétraédrique et une couche octaédrique : il s’agit donc de feuillets à deux couches que les conventions permettent de nommer par la notation TeOc (Te pour tétraèdre ; Oc pour octaèdre) ou en-core 1:1 (une couche de chaque type). La structure modèle de ces feuillets est celle de la kaolinite, phyl-losilicate d’aluminium dont nous rappelons le schéma structural sur la figure 4.
    La formule cristallochimique de la kaolinite est : (Si4)IV (Al4)VI O10 (OH)8

2. Une couche octaédrique entourée par deux couches tétraédriques : il s’agit d’un feuillet à trois cou-ches que l’on note TeOcTe ou encore 2:1. La structure modèle de ce type de feuillet est celle du talc, phyllosilicate magnésien à trois couches dont nous donnons le schéma structural sur la figure 5.
La formule du talc est : (Si8)IV (Mg6)VI O20 (OH)4

Outre ces deux types fondamentaux, il existe trois autres types dérivés des feuillets décrits ci-dessus :

  • L’association régulière d’une structure de type TeOcTe avec une couche octaédrique hydroxyde TeOcTe-Oc dont la famille est celle des chlorites (figure 6).
  • Une structure un peu plus complexe résultant de la mise en quinconce de rubans issus de feuillets TeOcTe. On nomme ces minéraux comme étant composés par des pseudo-feuillets dont la morphologie est fibreuse. C’est le modèle est la sépiolite (figure 7) qui présente des canaux dans sa structure.
  • Une structure à feuillets TeOc enroulés. Nous ne pouvons pas laisser en dehors de notre description ce type de phyllosilicate, car c’est le modèle du chrysotile (figure 8) qui est un composant important de l’amiante (nom d’un matériau commercialisé industriellement rendu célèbre par sa dangerosité pour la santé).

Fig. 7 : sépiolite, schéma structural, vue perpendiculaire à l’axe de fibre.
Fig. 8 : chrysotile, vue en microscopie optique et en microscopie électronique en transmission, sur une section perpendiculaire à l’axe des fibres (à droite).

Cette présentation générale étant faite, il convient de compléter la description par celle de la structure interne des feuillets. En fait, le principe est assez simple, il consiste à prendre en considération la notion d’équilibre des charges.
Les phyllosilicates sont des microcristaux, la neutralité électrique est nécessaire pour établir une formule cristallo-chimique représentative de la nature de l’organisation interne des minéraux. La couche octaédrique idéale contient un nombre de cations, situés aux centres des octaèdres, dont la charge électrique, pour une demi-maille cristalline, est strictement égale à 6 charges positives réparties sur trois sites. Les octaèdres peuvent être formés autour d’ions diva-lents (par exemple Mg2+, Fe2+…) mais aussi d’ions trivalents (par exemple Al3+, Fe3+…).
Prenons l’exemple des minéraux argileux à trois couches (TeOcTe) dont les représentations sont données sur la fi-gure 9 :

  • dans le cas magnésium qui est divalent, les trois sites octaédriques existant dans une demi-maille sont remplis pour obtenir l’équilibre des charges, le minéral est nommé trioctaédrique, c’est le cas typique du talc ;
  • en revanche, dans le cas de l’aluminium, 2 ions Al3+ suffisent pour satisfaire la contrainte d’équilibre des char-ges, c’est le cas typique de la montmorillonite : ce minéral est nommé dioctaédrique. Dans ce cas, seuls 2 oc-taèdres étant occupés, il subsiste une lacune (les ions oxygène qui forment cet octaèdre n’entourent aucun ion positif). Malgré un bilan de charges électriques à l’équilibre, cette vacance est la cause d’une dissymétrie de potentiel responsable de nombreuses propriétés de fixations d’atomes ou de molécules extérieurs au feuillet, re-lativement mobiles donc échangeables.

Nous présentons les mêmes cas pour les feuillets TeOc sur la figure 10

Toutefois, dans la nature, les argiles sont le plus souvent issues de la dégradation des roches silicatées. En conséquence, elles sont porteuses de nombreux défauts de structure dont certains ne respectent pas l’équilibre électri-que ; par exemple, on peut rencontrer, dans une même demi-maille, en positions octaédriques, un ion magnésium et un ion aluminium ce qui fait cinq charges au lieu de six. L’équilibre n’est pas atteint, le minéral retrouve alors la neutralité en fixant entre les feuillets (dans l’espace interfoliaire) un ion qui apporte la charge nécessaire (par exemple, un ion sodium). On aura dans ce cas une argile nommée, pour plus de clarté, montmorillonite-Na ou encore montmorillonite-sodique lorsque toutes les compensations sont réalisées uniquement à l’aide d’ions sodium, ce qui est rarement le cas pour une argile en situation naturelle.
La position des défauts dans la structure permet de justifier l’importance de leur action. Dans un minéral 2:1, s’ils se trouvent dans la couche octaédrique, donc au cœur du feuillet du minéral, leur effet est écranté (c’est-à-dire atténué) par les deux couches tétraédriques, l’action est relativement douce. Par contre, une anomalie de charge située dans une des deux couches tétraédriques a une influence électrostatique à l’extérieur du feuillet beaucoup plus forte puisque moins écrantée.

On peut, après avoir posé ces quelques fondements, développer l’essentiel des propriétés des argiles. L’argile que nous proposons d’étudier dans l’article suivant est une argile « dite verte » de type TeOcTe composée essentielle-ment d’illite .
La formule générale est la suivante : (Si4-x Alx) O10 (Al2) (OH) 2 Kx avec x voisin de 0,5.
L’illite est une argile dioctaédrique à feuillets continus, composés de trois couches (TeOcTe), l’équidistance entre les feuillets est stable et voisine de 1 nm. Les charges tétraédriques sont déficitaires et les charges octaédriques équilibrées.
L’illite présente, en général, de très petites cristallites qui lui confèrent une surface spécifique importante et une capacité réactionnelle physicochimique des plus intéressantes sur le plan thérapeutique. La grande diversité des condi-tions de formation conduit à des faciès variés qui pourraient justifier les nombreuses applications déjà connues pour ce phyllosilicate. Nous donnons en illustrations (figures 11 et 12) deux faciès très distincts du même minéral argileux, l’illite. Ces images permettent de comprendre que l’identification de ces minéraux n’est jamais simple et doit être me-née par des spécialistes cristallographes exploitant la convergence d’un ensemble de résultats obtenus sur la base de techniques très variées.

L’emploi de l’illite s’est progressivement imposé en dermatologie sur la base de ses propriétés, par exemple :
1. captation très puissante des odeurs ;
2. utilisation sous forme de pansements hydratants ;
3. pansements souples étanches (barrières antimicrobiennes) ;
4. adsorption et entraînement de microorganismes ;
5. transferts et échanges de molécules contrôlables ;
6. produit naturel à forte résonance psychothérapeutique ;
7. faible coût de revient.

En conclusion, l’intérêt d’une telle recherche est de revaloriser, grâce à une approche scientifique co-hérente, l’usage médical de telles thérapeutiques, peu coûteuses et ayant fait la preuve d’une innocuité parti-culière, évaluée parfois sur plusieurs siècles. Elles ont leur place dans l’arsenal thérapeutique du médecin d’aujourd’hui, mais leurs possibilités et leurs limites doivent être parfaitement connues, afin d’optimiser leur prescription et d’améliorer leur performance. En général bien tolérées aux doses usuelles d’usage , les utiliser en première intention devrait permettre de soulager et d’améliorer le confort de vie d’un grand nombre de patients en diminuant le risque iatrogène, mais aussi le coût financier pour la collectivité. De plus, ce sont souvent des outils de choix pour la prise en charge des soins primaires, et ils peuvent facilement faire partie du conseil pharmaceutique si le pharmacien s’est suffisamment formé dans ce domaine.



Références
cette courte bibliographie générale permet l’accès à une très large documentation :

- 1. Guggenheim S et al., 2006. Summary of recommendations of nomenclature committees relevant to clay mineralogy : report of AIPEA for 2006, Clays Minerals, 41 : 863-877.
- 2. Handbook of clay science, 2006. Editors Bergaya F et al., Elsevier, 1.
- 3. Rautureau M, Caillère S, Hénin S. 2004. Les argiles, 2e édition, La Société des Industries Minérales (SIM), Paris.
- 4. Rautureau M, 2010. Argiles et santé, Lavoisier, EMInter.

N.B. : les schémas sont issus de l’ouvrage "Les argiles".

Les auteurs remercient J. Duplay, G. Ehret et N. Liewig pour leur contribution à l’illustration de cette présen-tation, ainsi que K. Guellil pour sa participation à la présentation.



Notes

1 Feldspath : silicate double d’aluminium et d’un métal alcalin ou alcalinoterreux qui se présente en cristaux de faible colo-ration. Le feldspath entre dans la constitution d’un grand nombre de roches primitives (granite, diorite, porphyre, basalte…), Rey A., in "Dictionnaire culturel en langue Française", Le Robert, Paris, 2005.

2 Les minéraux argileux sont plus correctement décrits par le terme "phyllosilicates hydratés" qui signifie "silicates composés par des feuillets, contenant de l’eau ou des groupes hydroxyles". On peut ajouter le qualificatif microcristallisés qui complète cette description.

3 Qui prennent en compte la composition chimique et la disposition des ions.

4 G.F.A. : http://www.gfa.asso.fr/
A.I.P.E.A. : http://www.aipea.org/

5 La notation (Si)IV signifie que l’ion Si a une coordinence 4 et se trouve au centre d’un tétraèdre. De même pour (Al)VI qui signifie que l’ion Al est de coordinence 6 et se trouve en situation octaédrique.

6 La maille cristalline définit l’unité minimale nécessaire pour représenter la formule du minéral compte-tenu de son caractère cristallisé. Pour tous les phyllosilicates, les symétries permettent de ne prendre en compte qu’une demi-maille. Les lecteurs pourront aisément repérer les demi-mailles sur les figures 9 et 10. En chimie traditionnelle, c’est la molécule qui serait prise en compte.
Pour les phyllosilicates, qui sont toujours cristallisés, c’est la notion de maille qui doit être retenue. Cette maille est repérée dans le plan des feuil-lets, sur les figures 9 et 10 par les symboles « a » et « b », elle représente la fraction du cristal qui est prise en compte pour le définir totalement. Pour l’ensemble des phyllosilicates, les paramètres sont peu différents de a = 0,51 à 0,53 nm et b = 0,89 à 0,91 nm.
La répétition de la maille dans l’espace permet de reconstruire le cristal. Nous exprimons ainsi une banalité toutefois très importante : par rapport à cette maille, compte-tenu de la symétrie dans la disposition des éléments chimiques il est possible de ne prendre en compte qu’une demi-maille. Sur la figure 9, on repèrera ces charges à l’intérieur de l’hexagone central dans le rectangle représentant la maille.

7 Le terme "illite" a été proposé par Grim pour caractériser les minéraux argileux di ou trioctaédriques de type mica. Ce nom est aujourd’hui réservé aux dioctaédriques. Voir : Grim R.E., Clay Mineralogy, New York, 1953, 372p.

8 Nous excluons les phyllosilicates fibreux (sépiolite et palygorskite) et d’une façon absolue le chrysotile qui est un des composants de l’amiante.