Parfum, la chimie

Si l’odeur est un mot, le parfum est littérature. Elle s’enrichit de néologismes, de la création de nouvelles formes, voire de nouvelles fonctions. Comme l’art pictural a acquis une nouvelle dimension avec les colorants synthétiques et la peinture en tube (qui a permis aux artistes de sortir de leur atelier) l’art olfactif, aussi multiple et riche, atteint de nouveaux sommets avec les molécules de synthèse qui offrent de nouvelles sensations, et aussi l’invention du vaporisateur, qui préserve le parfum de l’oxydation et permet de l’avoir à portée de main, dans le sac.

Baudelaire l’a écrit, « les parfums, les couleurs et les sons se répondent », mais dans ces Correspondances, il omet les autres sens qui complètent notre perception du Beau, liée à la mémoire et aux comportements individuels. (cf. Parfum, la saga). La mode féminine a notamment induit au début du XXe siècle, essentiel dans l’évolution de l’art du parfum, une double révolution, celle des couturiers (Chanel, Poiret, etc.) et celle des parfumeurs (Guerlain, Dior, etc.), sans oublier les créateurs de flacons, comme Lalique.

La révolution de la chimie organique du XIXe siècle a permis cette explosion, et porté l’engouement du public pour les senteurs nouvelles, avec la création de parfums pour les riches et d’autres pour les bourgeois, et même certains pour les pauvres !

A la fin des années 1930, tous les principaux produits de synthèse utilisés de nos jours avaient été découverts. Certains sont des copies ou inspirés du « naturel », notamment quand ces derniers proviennent d’espèces en danger de disparition ou difficiles d’accès, comme l’ambre gris du cachalot, le nard de l’Himalaya (remplacé par des valérianes), le musc, l’ylang-ylang de Malaisie (Cananga odorata), ou le bois de santal. Ce qui n’empêche pas la relance de l’utilisation de l’oud, extrait d’Aqularia espèce asiatique en voie de disparition, elle aussi. D’autres, environ 30%, sont des molécules inconnues, mais jouant prudemment sur des variations d’odeurs connues, pour ne pas heurter de front la sensibilité des acheteurs.

L’art du parfum, dans sa conception contemporaine, est étroitement lié à la chimie. L’alcool phényléthylique, synthétisé en 1876, composant majeur de la rose, évoque la jacinthe, le muguet, la pivoine, odeurs n’existant pas sous forme d’extrait naturel. En 1855, l’acétate de benzyle sera la première molécule synthétique, à odeur de jasmin, toujours utilisée d’ailleurs. En 1868, ce sera la coumarine, synthétisée par William H. Perkin, découvreur de la mauvéine (cf. Quinquina & quinine).

En 1874, la vanilline (cf. Vanille, vanilline), et en 1888, le premier musc de synthèse (A. Bauer, musc dit nitré, dont de nombreux sont interdits car toxiques). Il existe actuellement une cinquantaine de muscs de synthèse, polycliques comme la Tonalide® (1954) et la Galaxolide® (1967), et macrocycliques comme la muscone et la muscénone de Firminich, et d’autres lactones comme la Nirvanolide® dont seul le composé optiquement actif 12R,9Z est odorant. C’est souvent le cas d’ailleurs dans les composés complexes, dont seul un énantiomère, parfois minoritaire dans la synthèse, est actif.

De très nombreuses cétones, aldéhydes, alcools, viendront compléter la panoplie des parfumeurs : ionone et méthylionones en 1893, jasmone en 1933 et irones en 1947 ; synthèse d’aldéhydes vers 1903 (hydroxycitronellal en 1908) ; citronellol en 1889, linalol en 1919 pour les plus courants. Le Lilial® (propionate de butylphénylméthyle, qui semble présenter une certaine toxicité) a été introduit en 1956, l’Hédione® (ou dihydrojasmonate de méthyle, également utilisé comme arôme alimentaire) en 1965, et divers autres composés au début des années 1970.

|Lavoslav (Leopold) Ružička, chimiste suisse d’origine austro-hongroise, prix Nobel de chimie 1939, a été pionnier dans la synthèse de produits naturels, en collaboration avec l’industrie de la parfumerie, mais aussi avec la société Ciba. Il collabore avec Hermann Staudinger (prix Nobel de chimie 1953) et forme dans son laboratoire Vladimir Prelog, futur lauréat du prix Nobel de chimie en 1975. En 1950, il invente la règle qui porte son nom, règle de l’isoprène biogénétique, à la base de la formation de tous les terpènes naturels (cf. Isoprène, Monoterpènes, Triterpènes polycycliques, Caoutchouc).

Les progrès réalisés dans l’instrumentation analytique ont permis des avancées considérables. Les laboratoires, publics et privés, se sont équipés de techniques chromatographiques de plus en plus élaborées, notamment couplées avec la spectrométrie de masse.

L’identification, ou la recherche, d’un composé non répertorié met en œuvre les procédés d’isolement connus dans la chimie et la biochimie des substances naturelles, et leur caractérisation structurale les outils spectroscopiques classiques. L’abaissement des seuils de détection a ainsi permis d’identifier, après de nombreuses années de recherche, le(s) constituant(s) de l’huile essentielle de rose (Rosa damascena, rapportée des croisades en 1254 par Robert de Brie), responsable(s) de l’odeur, ne serait-ce qu’à cause du prix de l’essence (environ 5 000 €/kg).

En 1957, tous les constituants en concentration supérieure à 1 % étaient identifiés, mais c’est en 2000 que les indispensables β-damascone et β- damascénone (produits de dégradation de caroténoïdes) ont pu être isolées (il y aurait, selon l’équipe du chimiste français Xavier Fernandez, au moins 350 composés dans les huiles essentielles de rose).

La sensation olfactive est un phénomène complexe, dont la compréhension avance avec la connaissance des mécanismes physiologiques, non seulement des récepteurs du système olfactif périphérique, mais jusqu’ au niveau des gènes impliqués, ce qui valut à Richard Axel et Linda B. Buck le prix Nobel de médecine et physiologie en 2004. On sait maintenant qu’une sensation olfactive résulte de l’activation d’un réseau de récepteurs, et que c’est la dimension combinatoire du phénomène qui explique la diversité de ces sensations, supérieure au nombre de récepteurs mis en jeu.

Heureusement d’une certaine manière que cette complexité n’est comprise que depuis peu ! En effet, c’est dès 1884, que l’écrivain français Joris-Karl Huysmans imagine un orgue à parfum, repris par Boris Vian dans l’Ecume des jours pour son piano à cocktail. D’autres approches, plus scientifiques, utilisant des descripteurs physico-chimiques, ont été inventées pour construire des jeux de relations structure/réactivité, pour la création de nouvelles molécules ou prévoir de nouveaux mélanges. Volume molaire, densité électronique, moments dipolaires, coefficients de partage alcool/eau, à ces premiers travaux, de nouveaux éléments ont été introduits.

Par exemple, des analyses de reconnaissance de forme, l’analyse conformationnelle ont été convoquées, puis d’autres éléments empruntés au « drug design » de la recherche pharmaceutique, comme le repérage dans une série olfactive des sites donneurs-accepteurs, ont été mis en œuvre.

Il s’agit de dégager les motifs structuraux nécessaires à une réponse olfactive donnée. Quelques succès ont résulté de ces études comme un substitut pour l’odeur de bois de santal, les odeurs marines ou le patchouli. Mais on est loin (question de moyens ? d’intérêt de la communauté scientifique ? politique du secret ?) des réalisations dans le domaine des interactions protéines-substrat du domaine de la santé. Et pourtant, le marché mondial des parfums et des arômes est estimé à près de 16 milliards d’euros (dont 15% en France) partagé pour 60% entre 5 grands groupes industriels (2 sociétés suisses, 1 allemande, 1 américaine et 1 japonaise).

Aujourd’hui la majorité des parfums sont composés d’ambrosan, d’alcool phényléthylique, de citronellol, de coumarine, d’hédione, d’héliotropine, d’hydroxy-citronellal, d’isoE, d’ionone, de lilial de méthyl ionone, de musc de synthèse (une cinquantaine de nuances disponibles), de patchouli, de santal de synthèse, de salicylate, de vanilline. Mais on a utilisé, comme dans les temps anciens, et jusque dans les années 1970, de la poudre de sang séché, des brisures de tabac, de fumier de mouton macéré pour créer des senteurs de musc et de la naphtaline pour les odeurs de fourrure…

Mais décidément, dans un domaine aussi affectif que le parfum, seuls les maîtres parfumeurs, appelés « nez », sont capables de véritable création. C’est l’artiste (Ernest Beaux, Edmond Roudniska, Jean-Pierre Ellena, et quelques autres, dont une dizaine de parfumeuses de renom), s’appuyant sur le chimiste et la chimie, qui a osé et osera les rapprochements audacieux à l’origine des succès de demain. Quelques exemples ? Le fameux N° 5 de Chanel résulte de l’association de composés synthétiques (environ 80 ingrédients), principalement un aldéhyde, le 2-méthylundécanal, d’odeur moyennement agréable.

Cette création de 1921, un parfum artificiel comme le voulait Coco Chanel, est toujours aussi apprécié. Sa composition est représentative de la construction de tous les parfums. Des notes de tête, celles que l’on sent d’abord (15 à 25 % des molécules odorantes), avec une majeure, le 2-méthylundécanal, et une mineure, néroli, citron, bergamote ; une note de cœur (30 à 40 %), avec sa majeure d’ylang-ylang et sa mineure de jasmin, rose de mai, iris, muguet ; et enfin sa note de fond (45 à 50 %) de majeure vétiver et de mineure un mélange de santal, musc, vanille, civette, cèdre.

La recherche d’odeurs à la fois familières et originales, décrites dans l’abrégé d’odeurs de Jean-Pierre Ellena, sont représentatives de ce qui est concevable pour créer un parfum ayant sa personnalité.

Notre enfance peut se décliner ainsi selon diverses mémoires : « barbe à papa » doit être une odeur de fête, donc sucrée, mélange de vanilline et d’éthylmaltol ; le cachou de nos grand-mères, un mélange d’anéthole, d’ionone, de méthylcyclopentènolone et de menthol ; la dragée, vanilline, benjoin (résinoïde, cf. Benzène) et aldéhyde benzoïque. L’odeur de chocolat (cf. Chocolat) illustre bien le fait que « le parfumeur est avant tout un illusionniste », car elle s’appuie sur le phénylacétate d’isobutyle et la vanilline, avec une touche de patchouli pour le chocolat noir, un pep de civette pour la ganache, et de la concrète d’iris pour l’odeur de poudre de cacao… Bien différent de la complexité de la fève de cacao (arôme constitué d’une centaine de molécules, nombre que la torréfaction multiplie par trois !).

Mais les odeurs, si elles ne sont pas toujours ce qu’elles paraissent, ne sont pas non plus toujours aussi simples que quelques terpènes, des dérivés plus ou moins complexes du benzène… Des résines sont nécessaires pour les notes de fond, des macrocycles, des lactones, et surtout la nécessité, très souvent, d’inventer une synthèse énantiosélective efficace, rendent le jeu, pour le chimiste, encore très excitant. L’osmothèque de Versailles, quoique très riche, peut encore accueillir des nouveautés !

L’application des nouvelles normes de sécurité, au point que des matières très anciennes qui n’ont jamais posé de problème de toxicité ne peuvent plus être utilisées au nom du principe de précaution et sont parfois remplacées par des produits pour lesquels nous n’avons pas de recul, seulement des tests d’innocuité ! L’interdiction de certains composés en relation avec la circulaire REACH compliquera la tâche du créateur, mais stimulera peut-être la créativité des chimistes… ou celle des généticiens pour la production de matières par des OGM ? Et la question délicate des formulations, de la stabilisation en solution généralement alcoolique de produits par définition volatils et souvent fragiles, n’a pas été évoquée.

Verrons-nous renaître la grande époque des passionnés de la chimie des substances naturelles ? Outre les parfums proprement dits c’est-à-dire la parfumerie dite fine, leur utilisation dans les produits d’hygiène, la cosmétique, les parfums d’ambiance, l’engouement actuel pour le « naturel » le laisse penser.

Pensée du jour
« Tous les parfums de l’Arabie ne purifieraient pas cette petite main-là, pleurait Lady Macbeth, mais elle ne connaissait pas la prodigieuse puissance de la chimie moderne !  »

Sources

Pour en savoir plus

Déjà membre de la SCF ?

J'adhère