Sommaire

Sommaire
~
RESUME
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1. MORINGA OLETFERA : CARACTÉRISTIQUES BOTANIQUES
4
2. RAPPEL DES UTILISATIONS TRADITIONNELLES
5
2.1. NUTRITION
2.2. HUILE
2.3. MÉDECINE
2.4. PURIFICATIONDE L'EAU
2.5. AGROFORESTERIE
2.6. DIVERS'
5
5
6
6
6
6
3. DONNÉES BIBLIOGRAPHIQUES EXPLIQUANT CES PROPRIÉTÉS
8
3.1. NUTRITION
3.2. MÉDECINE
3.3. PURIFICATION DE L'EAU
8
10
11
4. DONNÉES SCIENTIFIQUES SUR CE POL YÉLECTROL YTE NATUREL
11
5. PÔLES DE RECHERCHE SUR MORTNGA OLETFERA
14,
6. BIBLIOGRAPHIE
14
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Résumé
"
L'eau douce est une ressourcerare de la planètequi deviendral'un des enjeuxmajej.lrsdu 21ème
siècle. La gestion de l' eau potable est au cœur de cette stratégie d~ maîtrise de l'environnement et
met en œuvre des processus onéreux et des procédés technologiques inaccessiblesaux populations
démunies. Dans ce contexte, BHD axe ses recherches sur des processus simples et robustes de purification de l'eau pour des usages ménagers.Une réponse adéquate paraît être l'adaptation de méthodes traditionnelles à des processus modernes. AinsiMoringa oleifera, arbre tropical, est utilisé depuis des siècles en Afrique de l'Est dans les processus de purificationde l'eau. En fait, cet arbre, de
la familledes Moringacées, possède de multiplesapplications.Il est cultivé en Indé et en Afrique de
l'Est pour la consommation de ses organes comestiblestels que les feuilles,les fruits ou les tubercules. Moringa est aussi utilisé en médecine traditionnellepour les propriétés antimicrobiennes de ses
graines et ses feuilles dans les traitements des dermatoses. Cependant, c'est pour ses graines que
Moringa oleifera est le plus apprécié: elles contiennentune huile d'excellente qualité et les principes
actifs responsables du processus de purificationde l'eau. Ses graines broyées sont introduites dans
l'eau et permettent la sédimentation de la matière organique telle que les boues, les bactéries et les
virus. Cette propriété des graines est due à la présence d'une protéine de réserve représentant 40%
du poids de la graine et possédant des caractéristiques de polyélectrolyte. Les protéines chargées
positivement forment une sorte de maillageet s'agrègent avec la matière organique chargée négativement pour former des floculats par un phénomène de réticulation. Ces floculats vont sédimenter,
~çe.JJuicorrespond à la première..8tapc-de-purffication-de p.eau des~technoiogiesmodernës dës pays'
industrialisés,appelée floculation. La protéine responsable de la réticulation a été purifiée et sa séquence peptidique est connue.
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1.
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Moringa oleifera : caractéristiques
MOl'ingaoleifera Lam. est
un arbre originaire des versants sud de 1'Himalaya au
nord de l'Inde. Cet arbre
ressemble aux Capparidacées
et aux Papilionacées mais
possède sa propre famille,
celle des Moringacées, qui ne
regroupe qu'un seul genre:
celui des Moringa. Le genre
MOl'ingaregroupe seulement
14 espèces connues.Moringa
oleifera est aussi incorrectement connu sous le nom de
MOl'inga aptera et Moringa
pterygosperma. De nosjours,
cet arbre est cultivé en Amérique tropicale, en Mrique
tropicale,-..au$ri.Lanka,~eIb
Inde, au Mexique, en Malaisie, en Indonésie et aux Philippines. Sa distribution géographique s'étend des régions
subtropicales sèches aux forêts tropicales humides. En
effet, Moringa se développe'
à des précipitations annuelles
variant de 0.5 à 4 mètres.
Moringa pousse daQs des
sols dont le pH varie entre
4.5 et 8. II paraît donc évident que Moringa oleifera
s'adapte à différentes conditions
climatiques
botaniques
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parmi lesquellesle climat semi-désertique.Ainsi, la meilleure croissance est observée dans déS sols
sablonneuxet secs. Cette caractéristiqueest particulièrementimportante, étant donné que les feuilles
de Moringa sont présentes durant la période sèche, alors que la plupart des autres espèces végétales
perdent leur feuillesdurant cette période, La propagation de Moringa s'effectue par semis ou par
bouturage. Sa croissanceest extrêmementrapide. Dans de bonnes conditions, on observe une croissance de 4 mètres par an, avec la premièrefloraison dès la première ou la deuxième année. La récolte
des graines a lieuen mars-avril.Quelquefois,il y a une seconde floraison en septembre-octobre.
4
2.
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Rappel des utilisations
traditionnelles
Les arbres du genre Moringa sont connus et utilisésdepuis l'antiquité. L'Egypte cultivait Moringa peregrina à des fins médicinaleset pour extraire l'huile contenue dans les graines. De nos jours,
Moringa oleifera est cultivée dans toutes les régions des tropiques pour ses feuilles, ses fruits, ses
graines et ses racines qui possèdent une grande variété d'utilisations.dansles domaines de la nutrition
et de la santé.
!
2.1. Nutrition
La plupart des organes de la plante sont comestibles. Les jeunes fruits, connus sous le nom de
« drumsticks» en Inde (les gousses sont en forme de
pilon) sont consommés frais ou en conserve en qualité de légume et peuvent être cuisinésde différentes
façons. Les feuilles sont vendues sur les marchés
locaux et consomméespendant la saison sèche. Leur
forte valeur nutritive est particulièrementrecherchée
dans les régions où la sécurité alimentaire peut être
menacée-pardes périodes de sécheresse.En effet, les
feuilles de MOl'inga spnt présentes durant la saison
sèche lorsqu'il n'y a pas d'aut~~ léguJ.11e~s
i!:aiLdisponibles. Lès -fléurs -et i~ graines rôties peuvent
égalementêtre consommées.Enfin, la racine est utilisée comme condiment;son goût ressembleà celui du
radis noir; ce qui a valu à Moringa son nom anglophone de «Horseradish tree». Les glucosinolates
produits par les racines sont responsablesde ce goût
épicé.
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2.2.
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Huile
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Une huile d'excellente qualité est extraite des graines. Elles
contiennent 35 à 40% de cette huile, connue sous le nom de
« Ben-oil )}et dont l'utilisation s'étend de la cuisine aux lubrifiants
pour les outils, jusque dans la cosmétique et la manufacture du
savon. Cette huile est parfois utilisée comme lubrifiant pour les
montres et autres mécanismesdélicats.ou comme source d'énergie
pour les lampes. Les tourteaux de presse sont utilisés dans la fertilisation du sol"oudans l'alimentation animale. Cette huile est aussi
uli\is.cie.demanière externe pour les""t:'rattements
de maladies'd~ la
-peau. n~xiste une forte demande po~r cette huile. Au IVfala.Wi,
par
exemple, la demande en huile dépasse largement l'offre disponible.
Ainsi de l'huile de soja est importée d'Amérique latine à un prix
très élevé.
1
~
2.3.
Médecine
Les feuilleset les graines produisent des composés recherchés en méde..
cine traditionnellepour leurs activités antibiotiques. Les graines réduites en _...
poudre entrent dans la compositionde certaines pommades utilisées dans le'
traitement"des infections bactériennes de la peau (dermatoses). Les fleurs
1
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.
2.4.
J.e:sJewU~s S- le.t racines sont uilli~~..esen o~é~çJ.~. tr~~itio'I1l1..e~daf,;L1t
traitement des tumeurs (Hartwell, 1971).
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Purification
de l'eau
Les graines sont utilisées dans des procédés traditionnels de purification de l'eau. Ces graines
contiennent30 à 40 % d'une protéinede réserve chargée positivement et soluble dans l'eau: il s'agit.
d'un pQlyélectrolytenaturel. Elle est responsable d'un phénomène de reticulation et forme une sorte
de maillageoù sont piégés bactéries, virus et matières organiques. Lesté de la sorte, ce maillage sédimenteau fond, l'eau de surface devenant limpideet.pure.
2.5.
Agroforesterie
Ces arbres sont souvent utilisés
en agroforesterie (avec du sorgho)
pour leur capacité à pousser en sols
pauvres avec peu d'entretien. Ils
protègent le sol et l'enrichissent en
azote. Ils sont aussi cultivés en tant
que clôture naturelle et barrière de protection eonlr.e le
vent.
2.6.
Divers
Cet arbre possède aussi des utilisations plus anecdotiques telles que la fabrication de papier avec la pulpe de son
bois ou la production de méthane par la fermentation de
ses taillis dans des digesteurs.
6
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3.
Données bibliographiques
expliquant ces propriétés
3.1. Nutrition
En 1996, Folkard et Sutherland décrivent les feuilles de Moringa comme des légumes d'une très
bonne qualité nutritionnelle;parmi les meilleuresdes plantes pérenn-es.Les feuilles contiennent 27%
de protéines et des quantÏtésimportantes de calcium, de phosphore et de fer. Les mêmes ayteurs ont
étudié la composition de l'hùile présente dans la graine. Son profile d'acide gras montre que cette
huile est composée à 70 % d'acide oléique. Ceci signifie que l'huile de Moringa s'approche de la
qualité de l'huile d'olive.
Girija et ses collaborateurs décrivent e~ 1982 la biodisponibilitéde certaines molécules comme la
thiamine, la riboflavine et la niacine des feuilles de Moringa oleifera consommées couramment
comme légume dans les régions rurales de l'Andhra Pradesh en Inde. La disponibilité physiologique
pour ces 3 composés est comparée pour trois légumes communs: l'amaranthe (Amaranthes gangeticus), le « gogu » (Hibiscus cannabinus) et les feuilles de « drumstick » (MOl'ingaoleifera). La blodisponibilitéde la thiamineet de la riboflavinesont plus élevées chezMoringa.
Verma et ses collaborateurs ont étudié en 1976 la valeur nutritionnellede Moringa oleifera.
Composition chimique de Moringa oleifera
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86.9g eau; 2.5g protéines; O.lg acides gras; 8.5g carbohydrates ; 4.8g fibres; 2g minéraux; 30mg calcium; llOmg
P ; 5.3mg Fe ; 184 lU vit A ; O.2mgniacine ; 120mg acide ascorbique; 310Ilg Cu; 1.81lg1 . La composition en acides
aminés pour 16 g d'azote est:3.6g arginine;-l.lg histidine; 1.5g lysine; O.8g triptophane; 4.3g phenylalanine; 1.4g
méthionine; 3.9g thréonine; 6.5g leucine; 4.4g isoleucine; 5.4g valine.
4.0g eau; 38.4g protéines; 34.7g huile; 16.4g N; 3.5g fibre; 3.2g minéraux
L'huile,.contient: 9.3% acide palmitique, 7.4% acide stéarique, 8.6% acide behenique et 65.7 acides oléiques. Les
acides myristiques et lignocériques sont également présents en faible quantité.
75g eau; 6.7g protéines; 1.7g acidhs'gras; 14.3g
440mg Ca;~90mgp;-7
- carbohydr.ales;O.9g~fip~~;2.3~minéraux;
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Fe;ïl(r~u;
5.1~g 1; lï-300 lU Vit A; 1201lgvit B; O.8mgacide nicotinique; 220mg acide ascorbique; 7.4mg
tocopherol.Des substances oestrogéniques incluant des composés antitumoralLx,du bet sitostérol et de la pectinest~rase
sont également présentes. La composition en acides aminés pour 16 g d'azote est: 6g arginine; 2.1g histidine; 4.3g
lysine 1.9g triptophane; 6Ag phénylalanine; 2g méthionine; 4.9g thréonine; 9.3g leucine ; 6.3g isoleucine ; 7.1g
valine.
8
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3.2.
Médecine
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1
Nwosu et Okafor ont effectué une étude préliminaire sur les activités antifongiques de quelques espèces médicinales contre le basidiobolus et autres champignons parasites de la peau. Les essais sont
effectués sur desextraits de plantes récoltées f,ty..Nigeti'L
C~s ~~traits
- sont dilués au dixième d-ansun milieu d' agarose où est inoculé le
champignon. Les extraits de Moringa oleifera inhibent la croissance
de Tricophyton rubrum et T. mentagrophytes. Ces résultats indiquent
qu'il est possible d'utiliser certains de ces extraits dans le traitement
de phycomycosessous-cutanées chez l'Homme et les animaux.
Faizi et ses collaborateurs se sont intéressés en 1995 à la caractérisation de glycosideshypotenseurs issus d'extraits de Moringa oleifera' Six nouveaux glycosides et trois autres déjà connus ont été isolés
à partir des feuilles de MOl'inga. La plupart de ces composés, des'\
glycosides complètement acétylés, comprenant des groupements nitrile, carbamate et thiocarbamate, sont très rares dans la nature. Les
thiocarbamates sont responsables d'une activité hypotensive que la
même équipe a décrite un an plus tôt. C'est la première fois que des
groupements nitriles, isothiocyanates et thiocarbamates sont isolés de
la même plante. L'isothiocyanate et les glycosides niaziminimeA et
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Caceres et son équipe ont effectué plusieurs travaux sur les propriétés pharmacologiques de Moringa oleifera. En 1991, ils mènent
une première étude sur l'activité antimicrobienne d'extraits de
feuilles, de racines et de graines de cette plante. Ce potentiel antimicrobien est testé in vitro contre des bactéries, des levures, des dermatophytes et des helminthes pathogènes. Cette étude démontre que
le jus frais des feuilleset l'extrait aqueux des racines inhibent la croissance de Pselldomonas aeruginosa et de Staphilococclis aw'eus. Au- .
cune activitén'est démontrée sur 4 autres bactéries pathogènes et sur
le vers. Candida albicans. Aucune inhibition n'est observée sur les
dermatophytes. En 1992, les mêmes auteurs poursuivent leur étude
de criblage du potentiel de MOl'inga oleifera en testant son activité
antispasmodique,anti-inflammatoireet diurétique. Dans le Journal of
Ethnopharmacology en 1992, ils décrivent ces trois activités pharma- .
cologiques avec des infusions de fleurs, de feuilles, de racines, de
graines et d'écorce sur le modèle expérimental du rat. De telles activitéssont localisées principalement dans les graines et également
quelque peu dans les racines.
10
3.3. Purification
de l'eau
En 1984, l'équipe de Berger décrit les graines de Moringa oleifera et M stenopetala et leur utilisation traditionnelle dans les processus de purification de l'eau. Ces deux types de graines contiennent un coagulant naturel utilisé dans de traitement domestique de l'eau.
En 1987, l'équipe de Madsen décrit l'effet des graines de MOl'ingasur la coagulation de la matière organique présente dans l'eau et les conséquences sur la concentration bactérienne. Le traitement de l'eau effectué à 30°C selon la méthode traditionnelle utilisée dans les villages soudanais,
conduit à une réduction de 80 à 99.5% de la turbidité. Parallèlement la population bactérienne est
réduite de 90 à 99.99% durant les 1 ou 2 heures qui suivent le traitement. Les bactéries sont concentrées dans le sédiment coagulé. Cependant, durant les 24 heures suivantes, une augmentation de
la population bactérienne est observée. Ceci est dû au redémarrage de la croissance bactérienne dans
la phase aqueuse. Cette croissance est observée pour Salmonella typhimurium, Shigella sonnei et
quelquefois pour Escherichia colf. Ce phénomène n'est pas observé pour Vibrio cholera, Streptococcusfaecaliset Clostridiumperfrigens:
En 1995, l'équipe de Gassenschmidtisolela protéine responsable du phénomène de réticulation et
de biofloculation. Ils caractérisent biochimiquementcette protéine qui se comporte comme un polyélectrolyte.
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Données scientifi_ques sur ce polyélectrolyte
naturel
Dans n'importe quel procédé de purificationde l'eau, il est essentiel d'éliminer la plus grosse par-'tie des particules en suspension avant d'entamer l'étape de désinfection. Cette première étape de
floculation,consistantà éliminerla matière solide, est généralementréalisée avec des polyélectrolytes
ajoutés à l'eau trouble. La floculation s'explique parle fait que les particules chargées négativement
de la matière organique se lient aux charges positives des macromolécules polyélectrolytes par la
forcede Coulomb.La réduction des forces électrostatiques de répulsion mène àl'agglomération des
particules. Généralement,de nombreuses particules se lient à la surface d'une seule macromolécule
polyélectrolyte.Ceci mène à !'agglom~[atio..n~et
à la formation.".defloculats grâce/à fif'f(fffifg'frôn-de'
e-ponfseOûeles pâfficuler-cl1argéesnégativementet positivement.
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Ces coagulants sont le plus souvent des produits chimiques coûteux tels que le sulfate
d'aluminiumou des polyélectrolytessynthétiques.A10ringa oleifera ou M stenopetala peuvent être
des substituts à ces produits chimiquesdont l'accessibilité est limitée dans les PVDs.
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Dans ces régions, les procédés traditionnels de purificationde l'eau utilisent des mâtériaux régionaux d'origine végétale ou minérale, comme l'a décrit Jahn en 1981 et 1986. Des genres appartenant
à la famille des Capparidacées et des Papilionacées sont utilisés pour clarifier l'eau des foyers. Par
~~emple,les branches et l'éçorce de Boscia senega{ensisLam., de la familledes Capparidacées, sont
utilisées pour clarifier l'eau. En Egypte et au nord-Soudan, les graines de Papilionacées, incluant les
genresphaseolus (haricot), Pisum (pois), Arachis (cacahouète) et Lupinus (lupin), sont utilisées dans
les processus de clarification de l'eau, bien que leurs effets soient faibles. Les plantes du genre Vicia
(vesce), plus efficaces, sont utilisées dans les mêmes procédés en ~~olivie.~
Nous nous intéressons
particulièrement dans ce dossier à l'espèce Moringa oleifera qui est ûtilisée dans les méthodes traditionnelles de purification de l'eau au Soudan. En fait,~s graines de six espèces les plus répandues du
genre MorinJ!acontiennent des composés aux propriétés flocu~,
comme l'a décrit Jahn en 1988.
Il a également montré en 1991 que Moringa oleiferaet Mstenopetala montrent la plus forte activité
de réticulation, comparable à celle du sulfate d'aluminium. Le processus de préparation est extrêmement simpleet peu onéreux. Dans un premier temps les graines sèches sont récoltées puis réduites en
poudre par les mêmes presses que celles utilisées pour moudre la farine de maïs. La poudre finale est
mélangéeà l'eau où les protéines solubles possèdent une charge positive nette et se comportent de la
même manière que les polyélectrolytes de synthèse. D'après Folkard et ses collaborateurs, la dose de
poudre utilisée dans les stations d'épuration pilotes varie de 75 à 250 mg/l selon le niveau de turbidité initiale de l'eau. Les performances de Moringa sont indépendantes du pH, ce qui est un point
important dans certains pays du sud où les moyens de contrôle du pH ne sont pas toujours aisés.
Moringa oleifera, utilisé en combinaison avec le bentonite se sodium (agent de poids), produit une
qualité finale d'eau équivalente à celle obtenpe avec le sulfate d'aluminium.
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L'équipe de Gassenschmidt en 1995 a purifié une protéine de Moringa oleifera et étudié ses propriétés floculantes. La protéine isolée a été baptisée M02. L Son poids moléculaire est de 6,5 kDa et
son point isoélectrique est atteint pour un pH de 10..!! s'agit d'une protéine fortement basique.
Composition en acides aminés de M02.t :
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Cette protéine comporte 60 acides aminés et ne possède pas de résidus Tryptophane. Aucune
cystéine libre n'a été détectée par la réaction de Ellman. Ainsi, les résidus cystéine formeraient un
pont disulfure.
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Cette protéine a les mêmes propriétés floculantes que le polyélectrolyte synthétique 554K. Cette
protéine possède de bons rendements de floculationà des concentrations variant de 0,4 à 1,2 gllitre.
composition de la protéine M02.1
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Acides Aminés
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5.
Pôles de recherche
sur Moringa oleifera
Plusieurs équipes pluriffisciplinairestravaillent en coopération sur le thème de Moringa oleifera.
En Afrique, une équipe établit des projets pilotes au Malawi, tandis que le Kenya Forestry Research
Institute étudie le potentiel de productivité et la qualité pour l' agroforesterie de M oleifera et M
stenopetala. En Europe, trois équipes travaillent en coopération. yne équipe grecque effectue des
,recherches sur la qualité nutritionnelle de l'huile de Moringa. Le départ~;qpntd'ingénierie et de microbiologie de l'Univelsité de Leiccster,en Angleter,e, poursuit des éti":,;essur le potentiel coagulant
des graines et leur implicationdans le traitement des eaux. Enfin, une équipe Allemande, de l'institut
de chimie et de biologie du centre de recherche fédéral, travaille sur les caractéristiques biochimiques
de la protéine M02.1.
~
6.
i
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