Activité biologique

Intitulé De La Thèse
: « Études Des Polysaccharides Issus
D’Astragalus Gombo Bunge (Fabaceae)
Récolté Au Sahara Septentrional Est
Algérien : Activité Biologique »
ORIGINE ET PRINCIPAUX FRACTIONS DE SUCRE
DES POLYSACCHARIDES
PROBLÉMATIQUE ?
•
Question 01 :
•
Polysaccharides : ?
pourquoi
travailler sur les
polysaccharides
L’importance des polysaccharides par rapport aux autres constituants (voir la part des
polysaccharides par rapport aux autres constituants de la matière végétale sujet d’études) :
•
Nature ? (types de polysaccharides)
•
Origines ?
•
Quantité ? qualité ?
•
•
Intérêt économique ? (part des polysaccharides au marché internationale)
•
intérêt nutritionnelle ?
Classification des sucres
Sucres
Domaines d’utilisations des polysaccharides dans les
différents industries
- Industrie agro-alimentaire
- Cosmétique, pharmacie, médecine
- Autres industries : textile, papier,
traitement des eaux
Les alginates : applications en industrie agro-alimentaire
 Glaces, crèmes glacées, sorbets:
- contrôle de la formation de cristaux (au moment de la
congélation)
- révélateur de goûts
- texture fine, onctueuse et unie  bonne sensation en bouche
 Nappage pâtissier: gelée de fruits  tartes et tartelettes aux fruits
 Entremets et desserts: fromages frais, crèmes fouettées, mousses
parfumées, crèmes pâtissières, gâteaux de riz, …
 Stabilisateurs des émulsions de type huile-eau: assaisonnements et
sauces (ketchup, mayonnaise, vinaigrette, …)
 Produits restructurés: à base de fruits, légumes, viandes et poisson
(facile à manipuler  mise en forme du produit final)
 divers:
- clarification des huiles, du vin, du vinaigre, de la bière
- lubrification des boyaux de charcuterie
- enrobage du poisson congelé
- stabilisation de produits liquides (jus de fruits, lait, …)
 Nourriture pour animaux (pour donner la forme des croquettes)
Les polysaccharides : autres applications industrielles
Textile: alginates inertes par rapports aux colorants et aux
fibres, utilisés pour l’impression (fixation des colorants et
contrôle de leur migration)
 Papier: traitement de surface des papiers (coloration,
glaçage, couchage des papiers de luxe)
 Traitements des eaux de surface: élimination des
matières en suspension (coloration, turbidité)
 Enrobage des bâtons de soudure (protection du fil de
métal contre l’oxydation)
 Autres: incorporation dans le latex, les peintures, les
plâtres de moulure, les céramiques, les colles, les résines,
les mines de crayon, certains produits horticoles, certaines
bombes aérosols…
Les polysaccharides : applications en
cosmétique, pharmacie, médecine
Pharmacie/Cosmétique:
masques (soins du visage),
pâtes dentifrices, empreintes dentaires
sirops,
lotions,
pommades (traitement brûlures et blessures),
compresses, pansements,
 Médecine:
biomatériaux,
implants immunoisolés,
drug delivery system
EXTRACTION , PURIFICATION ET
IDENTIFICATION
•
Techniques d’Extraction et de purification ? (enzymatiques, physicochimiques) :
•
Choix de ou des techniques d’extraction (en fonction du polysaccharide visé par l’étude)
•
Optimisation de l’extraction (faire varier les conditions d’extraction)
•
Influences de la technique sur l’activité biologique
•
Conservation
•
Techniques d’Identification ?
Astragalus gombo
Optimisation
de l'extraction
characterisation fonctionelle
characterisation chimique
(différents
techniques et
conditions
d'extraction
bioactivitie
in vitro
methodes
d'analyse
Corrélation
Extraction
Les alginates : procédés de production
Principe : - acide alginique et sels correspondant insolubles
- alginates de sodium ou de potassium solubles
Étapes de production
réactifs utilisés
produits obtenus
Algues brunes

Broyage et déminéralisation Formol 5%, acide dilué

Lixiviation

H2SO4 0,2N puis H2O
Broyage et extraction alcaline Na2CO3 4 %

Filtration

Précipitation

Lavages/centrifugation

Neutralisation

Séchage et broyage
HCl
Acide alginique
Acide alginique
Alginate de sodium
Acide alginique
Sels alcalins de Na ou K Alginate de Na ou K
Poudre
Techniques d’obtention des pectines
ACTIVITÉ BIOLOGIQUES ?
quelles sont les activités biologiques
des polysaccharides signalées par
les scientifiques et quels types de
polysaccharides dotés de ces
activités (nature et composition)
JUSTIFIER LE CHOIX DE LA PLANTE ?
 Pourquoi le genre Astragale ?
 Botanique
 origine
 Importance ?
• Disponibilité et répartition mondiale et en Algérie
• Les espèces disponibles dans notre pays ?
• Vertus ? : (recherches scientifiques effectuées)
 Médicine traditionnelle
 Pharmacologique ?
 Nutritionnelle ?
 Industrielle ?
 L’ESPÈCE : ASTRAGALUS GOMBO ?
-
Disponibilité et répartition en Algérie
-
Les recherches sur cette espèce ou d’autres espèces de même genre au niveau local
et international ?
-
Quelle partie de l’espace que je dois choisir pour l’étude
 Racine ?
 Tige et feuilles ?
 Gousse ?
ACTIVITÉ BIOLOGIQUE ?
•
Travaux scientifiques
•
Mécanisme d’action
•
Expérimentation in vivo ou in vitro ?
Sur quelle activité
biologique des
polysaccharides je dois
travailler ?
 Disponibilité le du matériels et produits ?
 Temps ?
INTRODUCTION
•
Les études sur l’activité biologique des polysaccharides extraites de plantes,
champignons, levures, algues, lichens, et les animaux ont suscité beaucoup
l’attention des scientifiques dans les dernières décades. En effet les polysaccharides
ont été signalés à présenter une multitude d'activités biologiques (Chen, Zhang, Qu,
et Xie, 2008; Silipo et al, 2005;. Wasser, 2002), une activité d’immunostimulation
(Yamada, 1994;. Zha Luo, Luo, et Jiang, 2007), une activité antitumoral (Liu et al,
2007), des activités anti-oxydantes (Wang et Luo, 2007), anti-virale (Talarico et al.,
2005), un anticoagulant (Athukorala, Jung, Vasanthan, et Jeon, 2006), anticomplémentaire (Xu, Zhang, Zhang, et Chen, 2007), anti-inflammatoire (Wu, Cui,
Tang, Wang, et Gu, 2007), anti-ulcéreux (Ye, donc, Liu, Shin, et Cho, 2003),
hypoglycémie (Tong, Liang, Wang et 2008), etc Toutes ces activités contribuent pour
améliorer la fonction immunitaire du corps humain (Leung, Liu, Koon, & Fung, 2006;
Zhang, Cui, Cheung, & Wang, 2007).
•
•
L’importance donnée par les scientifiques aux effets pharmacologiques
bénéfiques des polysaccharides de genre Astragales notamment leurs propriétés
anti-oxydantes (Chan et al. , 2009 ; Yuge et al., 2011), immuno-modilatrices
(Li et al., 2009 ; Lu-Hang et al., 2011), Activité anti tumoral et hépato
protecteurs, (Kodera, et al., 2006 ; Zhen-yuang et al., 2011 ), anti
inflammatoire (Choiet al., 2007 ; Li et al., 2009 ; Quing-yang et al., 2011) ; et
antifungique (Narasimha et al., 2001) ont suscités notre attention à travailler
sur une espèce de ce genre ; Astragalus gombo récoltée au Sahara septentrional
Est Algerienne.
•
Le genre Astragalus de la famille des Fabacées comprend plus de 1500 espèces
dont la plupart se répartissent en Orient. Une cinquantaine d’espèces sont
retrouvées en Afrique du Nord et quinze environ au Sahara. La flore algérienne
comprend plusieurs astragales dont Astragalus gombo. Cette espèce, n’a fait
l’objet d’aucune étude phytochimique, du moins au niveau de l’Algérie.
•
Méthodologie de travail
•
1-
Principes d’étude : (justifier le choix de l’espèce, vertus, intérêt)
•
2-
Composition biochimique globale de l’Astragalus gombo (pourquoi?)
•
•
Teneur en eau
•
•
Dosage de la fraction protéique total.
•
•
Dosages de la fraction lipidiques.
•
•
Dosage de la fraction glucidique (dosage des oses totaux)
•
•
Dosage de la fraction glucidique (cellulose, hémicelluloses, substance
pectique,lignine)
•
•
Fibre alimentaire total (soluble et insoluble).(methode de prosky et coll 1985)
•
•
Cendre et éléments minéraux
•
3- Étude sur les polysaccharides issus de l’Astragalus gombo
•
- Extraction des polysaccharides
•
•
Polysaccharides hydrosolubles
•
•
Polysaccharides alcali-soluble
•
•
Polysaccharides acido-solubles
•
- purification des extraits polysaccharidiques
•
- Composition des extraits bruts de polysaccharides hydrosolubles
•
- Détermination de la teneur en cendres totales
•
- dosage des éléments minéraux liés aux polysaccharides.
•
- Dosage des protéines liées aux polysaccharides (glycoprotéine)
•
- Dosages des oses neutres et des oses acides
•
- Caractérisation des polysaccharides
•
- Caractérisation des résidus glycosidiques.
•
- Hydrolyse des liaisons glycosidiques.
•
- degré de polymérisation des polysaccharides.
•
Bio activité des hydrolysats de polysaccharides.
•
-
Activité pré biotique (choix des souches)
•
-
Activité anti-oxydante
•
-
Anti-inflammatoire (expérimentation soit in vitro ou in vivo)
•
-
Activité anti coagulante (expérimentation soit in vitro ou in vivo)
•
-
Activité immuno-modalitrice (expérimentation soit in vitro ou in vivo)
•
-
Activité anti hypertensive
•
A : Généralité sur le genre Astragalus
•
Historique :
•
•
Description botanique
•
Famille: Légumineuses ou Papilionacées (aujourd'hui, Fabacées)
Une quinzaine d'espèces d'astragales au Sahara, pas toujours faciles à identifier au premier
coup d'oeil...
Astragalus gombo est une plante vigoureuse aux grandes fleurs jaune d'or en grappes
serrées. Ses longues feuilles dressées sont composées de multiples petites folioles ovales.
Même si il préfère les fonds d'oueds, il s'aventure sans hésiter dans les ergs où il peut
constituer des touffes imposantes dans les dépressions entre les dunes.
•
Principales astragales répertoriées en Algerie:
Intérêt médicales de la plante :
•
L’Astragale est une plante médicinale d’excellence, les parties de la plante utilisées sont les
racines, cette plante vu son importance a été soumise à des recherche intenses en botanique
et en pharmacologie
•
L’Astragale contient de nombreux élément actifs, tel que des flavonoïdes, des
polysaccharides, des glycosides tri terpènes, des acides aminés et des traces de minéraux.
•
Les recherches sur les polysaccharides des Astragales ont montré que ces derniers sont
dotés de plusieurs vertus thérapeutiques et protectrices :
•
Activité anti tumoral (rétablir le niveau normal des cellules T)
•
Effet protecteur des cellules hépatiques (soumises à certain toxiques)
•
Effet anti inflammatoire
•
Effet antioxydants
•
•
Les astragales sont recommandée dans les cas de : faiblesse, engourdissements, asthme,
nervosité, tendance aux infections, transpiration nocturnes, rhumes, et grippes, douleurs
arthritiques, déficiences du système immunitaire et insuffisance rénale.
•
•
Toxicité des astragales ?
•
Quelques travaux effectués sur l’activité biologique des polysaccharides issus
des astragales
1- Activité anti-oxydante (anti-peroxydation des lipides)
•
Chan ,J.Y.W.. LAM . F.c., Leung,,P.C.,CheC.T.,& Zhang ,X.(2009).
Antihyperglycemic and antioxydative effects of a herbal formulation of Radix
Astragalis Radix Codonopsis and cortex lycii in a mouse model of type 2 diabetes
mellitus.Phytotherapy Research,23,(5),658-665.
•
yuge Niu, Hengyu Wang,Zhuohong Xie,Monica Whent, Xiangdong Gao, Xian Zhang ,
Shan Zou, W (2011).
Structural analysis and bioactivity of a polysaccharide from the roots of Astragalus
membranaceus (Fisch) Bge.var.monolicus(bge)Hsiao. Food Chemistery, 128,620-626.
•
•
Yuang Wang, Fangfang Mao, Xinlin wei.,(2012) .
Characterisation and antioxidant activities of polysaccharides from leaves, flowers
and seeds of green tea. Carbohydrate polymers, 88,146-153.
2- Activité immuno-modalitrice (immunité spécifique et non spécifique)
•
Li Rui,Chen Wei-Chang , Wang Wei-peng, TianWen-yan, Zhang Xue-guang. (2009).
•
Extraction, characterisation of Astragalus polysaccharides and its immune modulating
activities in rats with cancer. Carbohydrate Polymers, 78, 738-742.
•
Lu-Hang Zhao, Zhi-Xin Ma, Jie Zhu, Xiao-Hong Yu, Deng-Po Weng, (2011).
Characterisation of polysaccharide from astragalus radix as the macrophage stimulators.
Cellular Immunology, 271, 323-334.
3- Activité anti tumoral (rétablir le niveau normal des cellules T)
•
Zhen-yuang Zhu, Rong-qiang Liu,Chuan-ling Si,Fang Zhou,Yun-Xia Wang (2011) .
Structural analysis and anti –tumor activity comparison of polysaccharides from
astragalus. Carbohydrate Polymers 85, 895-902
•
Combinaison de plusieurs méthodes thérapeutique dans le but d’améliorer les traitements du
cancer gastrique et minimiser leurs symptômes. (Kodera, Fujiwara, Koike, & Nakao,2006)
4- Effet anti inflammatoire :
•
Choi, S.I,. Heo,T.R.,Min, B,H.,Cui,J.H., Choi, B. H., & Park,S.R. (2007) .
Allevation of osteoarthritis by calycosin -7-O-beta-D-glucopyranoside (CG) isolated from
Astragali Radix (AR)in rabbit osteoarthris (OA) model. Osteoarthris and
Cartilage,15(9),1086-1092.
•
Li Rui,Chen Wei-Chang , Wang Wei-peng, TianWen-yan, Zhang Xue-guang.
Optimisation of extraction technology of astragalus polysaccharides by response surface
methodology and its effect on CD40 (Protein). Carbohydrate Polymers 78(2009) 784-788.
•
Quing-yang liu, Yong-ming Yao, Shu-wen Zhang, Zhi-yong Sheng, (2011) .
Astragalus polysaccharides regulate T cell-mediated immunity via CD11chigh CD 45RBlow
DCs in vitro. Journal of Ethnopharmacology 136 ,457-464.
•
Les cellules dendritiques sont des cellules du système immunitaire qui font partie du
système réticulohistiocytaire, cellules présentatrices d'antigènes et qui présentent dans
certaines conditions, comme leur nom l'indique, des dendrites (des prolongements
cytoplasmiques). Les cellules dendritiques ont deux fonctions principales :
•
le déclenchement de la réponse immunitaire adaptative, dont les acteurs principaux sont
les lymphocytes T et les lymphocytes B, dirigée contre des antigènes du « non-soi » ;
•
le maintien de la tolérance centrale au « soi » dans le thymus, par le processus impliquant
les lymphocytes T dit de sélection négative.
•
Elles résident dans les tissus à l’état immature et ont une morphologie très variée. On peut
citer parmi elles les cellules de Langerhans.
5- Effet antifungique :
•
Narasimha Kumar Kopparapu,Zhuqing liu,Fan Fei, Qiaojuan Yan, Zhengqiang Jiang.
Purification and characterisation of a chitinase (sAMC) with antifungal activity from
seeds of Astragalus membranaceus. Process Biochemistery 46(2001)1370-1374
•
Activité anti coagulante (inhibition de l’agrégation des plaquettes)
•
Activité anti hypertensive
•
Activité pré biotique
•
Effet protecteur des cellules hépatiques (soumises à certain toxiques)
•
Méthodes de dosage des polysaccharides
•
1-1 Dosage des polysaccharides non amylacés (ANP)
•
1.1.1 Purification des ANP selon Melthon et Smith
•
Ce protocole décrit une procédure d’isolement des parois cellulaire végétales contenant peu
ou pas d’amidon à l’aide de tampon phénol-HEPES
•
Principe :
•
Une série d’étapes permettant de casser puis d’ouvrir les cellules afin de nettoyer les
composées cytoplasmiques.
•
Les eaux de lavage sont récupérés afin d’y déterminer la composition des polysaccharides
des parois cellulaire soluble.
•
Le but de ce procédé est d’obtenir une préparation de parois cellulaires exemptes de
composés cytoplasmiques (membranes, matériel nucléaires, enzymes et amidon)
Méthodes de dosage des polysaccharides
•
1-1 Dosage des polysaccharides non amylacés (ANP)
•
1.1.1 Purification des ANP selon Melthon et Smith
•
Ce protocole décrit une procédure d’isolement des parois cellulaire végétales contenant peu
ou pas d’amidon à l’aide de tampon phénol-HEPES
•
Principe :
•
Une série d’étapes permettant de casser puis d’ouvrir les cellules afin de nettoyer les
composées cytoplasmiques.
•
Les eaux de lavage sont récupérés afin d’y déterminer la composition des polysaccharides
des parois cellulaire soluble.
•
Le but de ce procédé est d’obtenir une préparation de parois cellulaires exemptes de
composés cytoplasmiques (membranes, matériel nucléaires, enzymes et amidon)
•
L'HEPES (ou acide 4-(2-hydroxyéthyl)-1-pipérazine éthane sulfonique) est un composé
organique zwitterionique, couramment utilisé sous forme de solution tampon en biochimie. Il est largement
préféré au tampon bicarbonate pour la culture cellulaire en raison d'une meilleure stabilité au pH physiologique.
•
Contrairement aux tampons phosphates et bicarbonates, la dissociation de l'HEPES dans l'eau diminue lorsque
la température diminue aussi, ce qui privilégie son utilisation comme solution tampon pour maintenir la structure
et la fonction d'enzymes à basse température.
•
1.1.1.1
homogénéisation des parois cellulaire végétales
•
1.1.1.2
fractionnement des polysaccharides contenus dans les parois cellulaire
•
1.1.2
•
principe : la composition en monosaccharides neutre des parois cellulaires peut être déterminée après hydrolyse des polysacch arides avec
des acides forts et après réduction des monosaccharides issus de l’hydrolyse avec du brohydrure de sodium en composés d’acétate d’alditol.
Les hydroxyles de chaque alditol subiront une acétylation.
•
L’acétate d’alditol obtenu est volatil et peut être identifié par CPG
•
Plusieurs procédures peuvent être utilisées pour hydrolyser les polysaccharides dans les fractions des parois cellulaires. Pa r exemple, les
polysacchartides non cellulosiques peuvent etre hydrolysés en utilsant l’acide sulfurique 1M pendant 2 à3 h à 100 0C.
•
Une des procédures utilisées est celle d’Albersheim et al. Qui consiste à incuber les fractions des parois cellulaires dans l’acide
trifluoroacétique (TFA) . 2 M à 121 0C pendant 1 h. l’avantage du TFA est d’obtenir une hydrolyse rapide et d’éliminer l’acide par
évaporation.
dosage des ANP par dosage des sucres neutres sous forme d’acétates d’alditols en CPG
•
1.1.3 dosage des glucosaminoglycanes par HPLC échangeuse d’anions après hydrolyse acide.
•
1.1.4 Dosage des acides uroniques des polysaccharides par HPLC échangeuse d’anions après hydrolyse acide.
•
1.1.5 Détermination du degré de polymérisation (DP)
•
Le degré de polymérisation peut être calculé par détermination de la masse molaire du polysaccharide.
•
Différentes méthodes peuvent être appliquées :
•
- Chromatographie en perméation de gel, détection RI ou diffusion de lumière ;
•
-
Spectromètre de masse
•
-
Chromatographie échangeuses d’ions.