Pharmacognosie - Hétérocycles naturels bioactifs

Pharmacognosie - Hétérocycles naturels bioactifs
Pr Elisabeth Seguin et Dr Abdelhakim Elomri
Etude phytochimique de métabolites secondaires isolés de végétaux supérieurs

Nous réalisons l’extraction, l’isolement, la détermination de structure, la synthèse
partielle ou totale de métabolites secondaires isolés de végétaux supérieurs principalement
d’origine exotique de Nouvelle-Calédonie, de Chine, du Gabon, du Cameroun, du Maroc et
d'Algérie.; le choix des végétaux étant fait selon une approche ethnopharmacologique,
chimiotaxonomique et/ou bioguidée. L’objectif essentiel de ces recherches est la découverte
de nouvelles substances naturelles douées d'activité biologique.
Nous sélectionnons, pour nos études phytochimiques, des familles végétales contenant
potentiellement des structures hétérocycliques et des plantes à potentialité anticancéreuse,
antiparasitaire et anti microbienne
Les plantes étudiées sont médicinales et proviennent de l’est ou de l’ouest du pays pour le
Cameroun, de la région du Haut-Ogooué pour le Gabon, de l’est et du nord-est de l’Algérie.
Toutes les plantes étudiées sont utilisées en médecine traditionnelle contre des affections
variées. Elles appartiennent à des familles variées (Lamiaceae, Apiaceae, Rutaceae,
Asteraceae, Fabaceae, Clusiaceae, Annonaceae...). De nombreux types de métabolites
secondaires : alcaloïdes (Biochemical Systematics and Ecology, 2005, 33, 845-847 ; J. Enz.
Inhib. Med. Chem., 2008, 23(5), 704-707), flavonoïdes (Chem. Nat. Compds, 2007, 43(3),
321-322), mono, di et triterpènes (Chem. Pharm. Bull., 2008, 56, 1321-1323), lactones
sesquiterpéniques, coumarines, composés phénoliques (Europ. J. Pharmacol., 2007, 569 (3),
197-203 ; Chem. Nat. Compds., 2008, 44(4), 510-511)…à propriétés pharmacologiques
diverses, ont été isolés des espèces étudiées. Ils sont souvent nouveaux pour les espèces
étudiées.
Certaines des espèces algériennes étudiées contenant une huile essentielle, nous effectuons
leur étude par CPG et CPG/SM pour identifier les principaux constituants en particulier par
comparaison avec les banques de données de la littérature et la base de données propre au
laboratoire (Flavour and Fragrance Journal, 2006, 21(4), 647-649 ; Molecules, 2008, 13,
812-817).
 La deuxième voie, en étroite lien avec la première, porte sur l’hémisynthèse ou la
synthèse d'analogues structuraux et de dérivés de produits naturels bioactifs de structure
hétérocyclique avec la mise au point de nouvelles méthodes d’accès à des dérivés et
analogues de produits naturels, dans le but d’établir des relations structure activité avec la
recherche de nouveaux agents cytotoxiques et analogues d’alcaloïde à activité antitumorale,
(Chem. Pharm. Bull., 2005, 53, 1540-1546) et de dérivés hétérocycliques de type
indolopyridoquinazolinone analogues de la rutaecarpine (Tetrahedron Lett., 2006, 47, 17771781) et d’hétérocycles divers (Tetrahedron Lett., 2007, 48, 6609-6613).
 Par ailleurs, dans le but d’améliorer et faciliter l’accès aux produits d’origine naturelle,
nous avons débuté récemment une collaboration avec l’Université d’Avignon (UMR A 408
INRA Pr. F. Chemat) dans le but d’explorer un domaine peu développé concernant les
procédés d’extraction de métabolites secondaires à partir des végétaux en mettant on œuvre
des méthodes éco-compatibles exploitant l’avancée des technologies tel que les micro-ondes
et les ultrasons (Int. J. Mol. Sci., 2011, 12, 7846- 7860).
Les extraits préparés à partir des différentes plantes étudiées, les molécules isolées et les
molécules synthétisées sont évalués biologiquement dans le cadre de collaborations, sur de
nombreux modèles, pour rechercher des activités cytotoxique, antitumorale, antimalarique,
anti AGE, antimicrobienne…
Nous présentons ci-après quelques exemples de travaux.
Etude d’Erythrina mildbraedii
Le genre Erythrina (Fabaceae) est connu pour son utilisation en médecine traditionnelle,
notamment pour le traitement des infections microbiennes.
Erythrina mildbraedii est un arbre tropical, endémique d’Afrique de l’Ouest appartenant à la
famille des Fabaceae (Leguminosae-Papilionoidae) reconnaissable notamment à son tronc
hérissé d’épines acérées.
Les écorces, récoltées en forêt au sud du Cameroun, séchées et broyées, extraites
classiquement, ont permis d’isoler 7 isoflavones; si l’on excepte la daidzéine et le
sphaerobioside, toutes ces isoflavones possèdent un cycle diméthylchromène fusionné au
cycle A ainsi qu’un groupement isoprènyle, oxygéné ou non, en position 8.
Dix autres composés, flavonols, coumarines et phytostérols ont également été isolés et
caractérisés. Deux nouvelles isoflavones ont été décrites : les érymilbraedine A et B.
L’activité biologique des isoflavones prénylées a été évaluée sur des lignées cellulaires de
cancer hormonodépendants (mammaires MCF-7, prostatiques LNCaP et endométriales ERpositif).
L’activité la plus marquée est celle des isoflavones dont la chaîne isoprénylée n’est pas
oxydée (scandénone) (J. Enz. Inhib. Med. Chem., 2010, 25, 228-233).
R3
R2
O
5''
1''
6''
O
8
2
3''
4''
5
1'
1-5
OH
HO
Compound
R1
scandenone, 1
H
R3
R2
2'
4
O
O
R1
H
HO
erysenegeleinsein M, 2
H
isoflavone, 3
H
H
OH
O
O
erymildbraedin A, 4
CH3
1'"
5'"
3'"
CH3
2"'
OH
H
HO
O
O
eryvarin B, 6
OH
erymildbraedin B, 5
H
4"'
O
2'"
1'"
H
3"'
5"'
Etude de Pachypodanthium confine
Pachypodanthium confine (Annonaceae) est une espèce exclusivement localisée en Afrique
tropicale et à Madagascar, utilisée ne médecine traditionnelle au Gabon.
L’étude phytochimique des feuilles a permis
l’identification de 25 sesquiterpènes, 3 monoterpènes et
10 hydrocarbures à partir des extraits apolaires. Les
écorces ont conduit à l’identification de 18
sesquiterpènes et 1 phytostérol. Dix composés ont été
isolés des écorces de tronc, dont 4 molécules de
structure originale. Il s’agit d’alcaloïdes de type
aporphine.
Certaines des molécules isolées ont montré une activité
antimalarique (Phytochemistry, 2007, 68, 1813-1818).
Etude de Vitex madiensis
Vitex madiensis Oliv. (Lamiaceae) est une plante traditionnellement utilisée pour traiter les
symptômes du paludisme dans le Haut-Ogooué, au Gabon. Des extraits par le
dichlorométhane, l'acétate d'éthyle et le méthanol ont été préparés à partir des feuilles et des
écorces de tige et fractionnés sur colonne de gel de silice.
L'activité antipaludique in vitro des extraits et des fractions a été évaluée contre la souche
résistante à la chloroquine FCB et les isolats de terrain de Plasmodium falciparum en utilisant
le test DELI. La cytotoxicité des extraits a été testée sur cellules MRC-5 en utilisant la
méthode colorimétrique MTT au sel de tétrazolium et sur des cellules THP1. L'indice de
sélectivité (SI) de chaque extrait a été calculé. L’extrait CH2Cl2, la fraction AEF1 de l’extrait
par l’EtOAc des écorces de tronc et les fractions FDCM et Fcyclo, obtenues à partir de l’extrait
MEOH/H2O des feuilles ont montré l’activité antipaludique in vitro la plus élevée sur la
souche FCB et sur les isolats de terrain (IC50 de 0,53 à 4,87 g/ml) avec un indice de
sélectivité élevé (de 20,15 à 1800).
Les résultats obtenus confortent l'utilisation de Vitex madiensis dans le traitement du
paludisme ainsi que l’intérêt de la poursuite de l’étude des médecines traditionnelles pour la
recherche de nouveaux agents antipaludiques. Les fractions actives sont sélectionnées pour de
futures investigations (isolement des composés responsables de l’activité antiplasmodiale) et
pour préparer un médicament, après normalisation, pour le traitement du paludisme. (Tropical
Medicine & International Health, 2012, 17(3), 316-321).
Etude de l’huile essentielle de Cachrys libanotis
Une extraction par hydrodistillation a permis d’obtenir l’huile essentielle des parties aériennes
(tiges, feuilles et fleurs) de Cachrys libanotis L (Apiaceae) (teneur 0,5% V/M). Son analyse
par CPG/SM a permis d’identifier 31 composés. Le germacrène D (8,0%), le terpinène
(6,4%), le p-cymène (5,5%), l’oxyde de caryophyllène (5,1%) et le limonène (5,1%) sont les
composants majoritaires. On peut remarquer que la composition de cette huile essentielle est
dominée par les sesquiterpènes non oxygénés (dont le germacrène-D est le constituant
majoritaire) ce qui, parmi les huiles essentielles de divers Cachrys étudiées antérieurement,
n’avait été observé que dans la composition d’une seule huile essentielle, celle des fruits de
Cachrys alpina (Natural Product Communications, 2011, 6(1), 111-114).
En conclusion, l’isolement, la détermination de structure et l’évaluation biologique de
produits d’origine naturelle présentent un intérêt évident pour la découverte de nouvelles
molécules douées d’activité biologique intéressante et de«têtes de série» actives permettant la
conception de nouveaux médicaments. La recherche de nouvelles molécules à potentialité
thérapeutique à partir de plantes médicinales représente, en effet, un champ inestimable
d’investigation.