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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Université Ferhat Abbas de Sétif Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie

COURS : STRUCTURE ET ACTIVITES DES SUBSTANCES NATURELLES : PRINCIPES ET

APPLICATIONS

Master II: Ecologie microbienne

2016/2017

Présenté par : Elkolli Meriem

Sommaire Page

Acquis de base 01

1. Notion de produits naturels 01

2. Métabolites primaires et secondaires 01

2.1. Métabolites primaires 01

2.2. Métabolites secondaires 01

3. Rôle 02

I. Les produits naturels d'origine végétale; comment sont-ils élaborés? 03

I.1. Composés terpéniques 03

I.1.1. Introduction 03

I.1.2. Répartition 03

I.1.3. Assemblage 04

I.1.4. Classification 06

I.1.5. Biosynthèse 06

I.1.6. Extraction 09

I.2- composés phénoliques 10

I.2.1. Origine 10

I.2.2. Classification 12

I.2.3. Extraction 15

I.3. Composés alcaloïdiques 16

I.3.1.Origine 16

I.3.2. Classification 17

I.3.3. Propriétés physiques 20

I.3.4. Biosynthèse 20

I.3.5. Activités biologiques 21

I.3.6. Extraction 22

II. Intérêt physiologique des molécules dans la vie de la plante 24

II. 1. Rôle des terpènes 24

II.1.1. Molécules signaux 24

II.1.2. Hormones végétales 24

II.1. 3. La Photo-protection 25

II.1. 4. La stabilisation des membranes cellulaires 25

II.1. 5. Coloration des fruits 25

II.2. Rôle des composés phénoliques 26

II.2. 1. Molécules de dissuasion alimentaire 26

II.2. 2. Attraction des pollinisateurs 26

II.2.3. La coloration des plantes 26

II.2.4. Protections des plantes des rayonnements UV 27

II.2.5. Molécules donnant arômes et parfums aux plantes 27

II.2.6. Rôle de soutien structurel 27

II.3. Rôle des alcaloïdes 27

III. Moyens de défense vis-à-vis des agressions 28

III.1. Modes de défense 28

III.1.2. Défense directe 28

III.1.2. Inhibition de la croissance 28

III.1.3. Défense indirecte 28

III.2. Exemples 29

III.2.1. Les terpènes 29

III.2.2. Les phénols 30

III.2.3. Les alcaloïdes 31

IV. Systèmes de protection par rapport aux stress extérieurs 32

IV.1. Le stress hydrique 32

IV.2. Stress lumineux 33

IV.3. Stress salin 33

IV.4. Stress Thermiques 33

V. Systèmes de communication avec l'environnement de l'organisme 35

V.1. La réponse allélopathique 35

V.2. Symbiose 36

V.3. Parasitisme 37

VI. Valorisation et application des produits naturels dans l'industrie 38

VI.1. En agronomie 38

VI.2. En pharmacologie 38

VI.3. En agroalimentaire 39

VI.4. En parfumerie 39

VI.5. En tannage 39

VII. Les principaux composes issus du métabolisme secondaire et leurs

dérivés faisant l'objet d'applications industrielles (agroalimentaire,

cosmétique, pharmaceutique). 40

VII.1. Activité anti-enzymatique 40

VII.1.1. Modes d’action des inhibiteurs enzymatiques 40

VII.1.2. Inhibition par les métabolites secondaires 41

VII.2. Activité antioxydante 42

VII.2.1. Stress oxydant 42

VII.2.2. Antioxydants d’origine végétale 44

VII.3. Activité anti-inflammatoire 46

VII.3.1. L’inflammation 46

VII.3.2. Métabolites secondaires anti-inflammatoires 47

VII.4. Activité antibactérienne, antifongique et antivirale 48

VII.4.1. Les antimicrobiens 48

VII.4.2. Rôle des substances naturelles contre la résistance 51

VII.4.3. Evaluation de l’activité antimicrobienne 51

VII.5. Activité anticoagulante et antiagrégante 58

VII.5.1. La coagulation sanguine 58

VII.5.2. Substances naturelles anticoagulantes et antiagrégantes 58

VII.6. Activité antiglycémiante 59

VII.6.1. La glycémie 59

VII.6.2. Plantes régulatrices de la glycémie 60

VII.7. Activité des hormones 62

VII.7.1. Hormone animale et phytohormone 62

VII.7.2. Action en tant qu’hormones 62

VII.7.3. Action sur les hormones 62

VII.8. Activités biologiques des anticorps et complément 64

VII.8.1. Fonctions des anticorps 64

VII.8.2. Le système du Complément 64

VII.8.3. Rôle des produits naturels issus des plantes sur le

système immunitaire 64

Références bibliographiques 66

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1. Notion de produits naturels

Les espèces chimiques naturelles sont celles qui existent dans la nature (alcaloïdes) et

qui ne subissent pas de modification chimique (structure) après les procédés de leur obtention

(physiques ou chimiques).

Les espèces chimiques synthétiques sont préparées par l’Homme à l’aide de transformations

chimiques (comme les aromes).

Les espèces chimiques artificielles sont des espèces chimiques synthétiques qui n’existent pas

dans la nature (comme l’aspartame).

La plante (ou un autre type d’organisme vivant) peut être considérée comme une usine de

fabrication de molécules.

2. Métabolites primaires et secondaires

2.1. Métabolites primaires

Les molécules constitutives ou permanentes. Sont directement impliqués dans les grandes

voies du métabolisme basal de la cellule, c’est’est à dire indispensables à la survie de la cellule.

• les glucides, source d’énergie, paroi cellulaire

• les lipides, source d’énergie, membranes cellulaires

• les acides aminés, source primaire de construction des protéines

2.2. Métabolites secondaires

Représentent toute substance présentes chez un organisme et qui ne participe pas

directement aux processus de base de la cellule vivante par opposition aux métabolites

primaires et dont la nature et la teneur peuvent être modifiées par des facteurs abiotiques,

facteurs environnementaux spatiaux (exposition, altitude, climat, …) ou temporels (saison, âge,

…), et les molécules induites par des facteurs biotiques, telles les phytoalexines excitées par la

présence d’un pathogène. Chez les végétaux, ces composés secondaires regroupent des dizaines

Acquis de base

Notion de produits naturels

Métabolites primaires et secondaires

Rôle

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de milliers de molécules différentes classées en familles chimiques telles que les polyphénols,

les terpènes, les alcaloïdes etc. Outre leur très grande diversité chimique, ces métabolites

secondaires se caractérisent généralement par de faibles concentrations dans les tissus végétaux

ainsi que par leur stockage souvent réalisé dans des cellules ou organes spécialisés.

On distingue classiquement trois grandes catégories de métabolites secondaires chez les

végétaux :

• Les composés phénoliques

• Les composés terpéniques

• Les alcaloïdes

3. Rôle

Les substances naturelles offrent des potentialités considérables comme :

- Molécules d’intérêt pharmacologique, agronomique et cosmétique

- Marquent l’identité d’une espèce, familles ou genres donc des outils moléculaires pour

l’exploration du monde vivant

- Médiateurs chimiques pour la compréhension des interactions entre les organismes

vivants dans les écosystèmes.

- Attraction des pollinisateurs

- Protection de l’attaque des pathogènes ou des herbivores

- Ils participent à des réponses allélopathiques (compétition entre les plantes pour la ……

- La régulation de la croissance.

Il est à noter que le métabolisme secondaire des plantes est lié au métabolisme primaire par

cinq voies métaboliques principales:

- La voie de l’acide shikimique,

- De l’acide malonique,

- De l’acide mévalonique,

- Des acides aminés

- Du glucose 3P via la voie des pentoses phosphate.

- 3 -

I-LES PRODUITS NATURELS D'ORIGINE VEGETALE.

COMMENT SONT ILS ELABORES ?

I.1.1. Introduction

Les terpènes ont été nommés par Friedrich Kekulé von Stradonitz en référence à

la térébenthine qui contient des hydrocarbures (térébenthine se dit en allemand « Terpentin ».

Seulement, ceux-ci ont été qualifiés à l'origine de « terpène », terme qui est devenu une notion

spécifiée plus tard plus précisément.

Les terpènes sont des hydrocarbures naturels, de structure cyclique ou non (acyclique,

monocyclique, bicyclique ou tricyclique). Leur particularité structurale la plus importante est la

présence dans leur squelette d’unités isoprénique (2-methyl-1,3-butadiene) à cinq atomes de

carbone (C5H8) (Figure 01).

Figure 01 : Structure de l’unité isoprène

I.1.2. Répartition

La très grande majorité des terpènes est spécifique du règne végétal, mais cette spécificité

n'est pas absolue. On rencontre des sesquiterpènes et des diterpènes de structures variées chez

les animaux marins (Cnidaires, Spongiaires) et les phéromones monoterpéniques connus chez

les insectes.

I.1. Composés terpéniques

Répartition

Assemblage

Classification

Biosynthèse

Extraction

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I.1.3. Assemblage

La synthèse d'une grande variété de terpènes, cycliques et acycliques, dans les plantes,

fait intervenir un nombre variable d'éléments isopréniques (le 2-méthylbuta-1,3-diène).

Suivant le nombre entier d'unités isopréniques penta carbonées (C5) n ramifiées, on peut

classer les terpènes en :

- Monoterpènes.

- Sesquiterpènes.

- Diterpènes.

- Sesterpènes.

- Triterpènes.

- Tetraterpènes.

- Polyterpènes (> C40) c’est le (caoutchouc naturel) (Figure 2).

Figure 02 : Classification des terpènes

Notion tète et queue

Les termes tête-à-queue et queue-à-queue sont utilisés pour décrire comment les unités

d’isoprène sont assemblées (Figure 03 et 04).

CLASSIFICATION

n=2

Mono

C10

n=3

Sesqui

C15

n=4

Di

C20

n=5

Ses

C25

n=6

Tri

C30

n=8

Tétra

C40

n > 8

Poly

C >40

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Figure 03 : Assemblage des terpènes

Figure 04 : Quelques exemples d’assemblage des isoprènes

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I.1.4. Classification

Selon la structure des composés terpéniques, on peut les classer en:

-Terpènes acycliques

-Terpènes monocycliques

-Terpènes bicycliques (Figure 05).

Figure 05: Classification structural des terpènes

I.1.5. Biosynthèse

Le précurseur universel de tous les terpènes est l’acide mévalonique obtenu après

condensation enzymatique de trois molécules d’acétyl CoA. Sa phosphorylation suivie d’une

décarboxylation aboutie à l’unité isoprénique de base : le pyrophosphate d’isopentényle (IPP)

(Figure 06).

Alcool Aldéhyde

Terpènes

Acycliques

Géraniol

Citral

Terpènes

Monocycliques

Cétone Alcool

Menthone

Menthol

Terpènes

Bicycliques

α-Pinène

β-Pinène

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La seconde voie, voie du MEP (nommée voie indépendante du mévalonate) est spécifique

de certaines bactéries et plantes. Elle débute par la condensation d’une unité pyruvate (C3) avec

une unité glycéraldéhyde-3-phosphate (C3) et conduit au méthyl erythritol phosphate (MEP) un

composé intermédiaire en C5. Plusieurs étapes enzymatiques conduisent ensuite à la synthèse

de l’IPP.

- Synthèse de l’IPP

La biosynthèse du diphosphate d'isopentényle (IPP) (qui est le premier maillon de la

chaîne isoprénique) se fait à partir de l'acétyl CoA (provenant de la glycolyse) qui est présent

dans la plupart des compartiments cellulaires. Dans les chloroplastes, comme pour les

mitochondries, la source de l'acétyl CoA serait le pyruvate.

Figure 06 : Les deux voies de synthèse du pyrophosphate d’isopentényle (IPP)

L’isopentényl pyrophosphate et son isomère le diméthylalyl-diphosphate sont associés en

géranyl-diphosphate (précurseur des monoterpènes), en farnésyl diphosphate (précurseur des

sesquiterpènes et des triterpènes) et en géranyl-géranyl diphosphate (précurseur des diterpènes

et des tetraterpènes) par des isoprényltransférases (Figure 07)

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Figure 07 : Condensation des unités du pyrophosphate d’isopentényle

- Terpènes ou terpénoïdes?

On utilise le terme « terpène » de façon plus large, en y incluant les terpénoides. Ces

derniers peuvent être considérés comme des terpènes modifiés, avec des groupes méthyles

ajoutés ou enlevés, ou des atomes d'oxygène ajoutés

- Modifications secondaires

Après être synthétisées, les molécules terpéniques peuvent subir des modifications par

l’ajout de fonctions chimiques (Figure 08) comme la fonction alcool, aldéhyde ou cétone, ce

qui conduit à la grande diversité des molécules de cette famille.

- 9 -

Figure 08: Quelques modifications qui peuvent survenir auxdes molécules terpéniques

I.1.6. Extraction

L’hydro distillation est basée sur l’entraînement des substances volatiles présentes dans

les plantes, grâce à la vapeur d’eau. Une quantité, bien déterminée du matériel végétal (coupé

en parties très fines), est portée à l’ébullition dans de l’eau distillée pendant trois heures.

Pendant l’ébullition, les cellules végétales éclatent et libèrent leurs contenus. La vapeur

dégagée, chargée de l’eau et des huiles, se condensent. Enfin, deux phases se forment et par la

différence de densités, les huiles se déposent au dessus de l’eau (Figure 09). L’HE (huile

essentielle) obtenue est séparée de la phase aqueuse à l’aide d’une aiguille d’une seringue. Les

HE obtenues sont conservées dans des flacons opaques fermés hermétiquement à l’abri de la

lumière et à une température de 4 à 6 °C.

Figure 09 : Extraction des huiles essentielles par hydro distillation

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Les composés phénoliques forment un très vaste ensemble de substances chimiques.

L’élément structural fondamentale qui les caractérise est la présence d’au moins un noyau

benzénique auquel est lié directement au moins un groupe hydroxyle, libre ou engagé dans une

autre fonction (éther, ester, hétéroside…etc.). Le phénol est le composé de base de ce groupe et

les dérivés portant plus de deux noyaux benzéniques sont appelés les polyphénols (Figure 10).

Ces composés forment le principe actif de nombreuses plantes médicinales. Ils sont

abandantsabondants chez plantes vasculaires et localisés dans : racines, tiges, bois, feuilles,

fleurs et fruit.

Figure10 10 : Structure de la molécule phénol et celle d’un polyphénol (kaempférol)

I.2.1. Origine

Les composés phénoliques sont des dérivés non azotés où le cycle aromatique est issu

principalement du métabolisme de l’acide Schikimique et ou de celui du Malonyl Coa

(Figure1011). La majeure partie des composés aromatiques est constituée de la famille des

phényl propanoides, qui dérivent de la phénylalanine ou de la tyrosine. La désamination de cet

acide aminé par une enzyme clé: la phénylalanine ammonia-lyase (PAL), conduit à l’acide

cinnamique par la réaction suivante ;

I.2. Composés phénoliques

Origine

Classification

Extraction

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Figure 1111 : Origines des composés phénoliques

L’acide cinnamique, un composé en C6-C3, constitue un carrefour métabolique

intermédiaire entre le métabolisme primaire et secondaire (Figure1212).

CH2 CH-COOH

phénylalanine

CH CH-COOH

cinnamate

NH2 PAL

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Figure12 12 : Synthèse des composés phénoliques

I.2.2. Classification

a. Les phénols simples et les acides phénoliques

Certains des plus simples composés phyto chimiques bioactifs sont constitués d'un seul

anneau phénolique (Figure 1313). Structurellement, les composés phénoliques comportent un

noyau aromatique portant un ou plusieurs groupes hydroxyles substitués et vont de la molécule

phénolique simple à des composés hautement polymérisés.

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Figure 1313 : Exemples de quelques phénols simples et acides phénoliques

b. Les flavonoïdes

Le terme flavonoïde provient du latin "flavus", signifiant "jaune", ils sont des pigments

polyphénoliques presque toujours hydrosolubles qui contribuent, entre autres, à colorer les

fleurs et les fruits en jaunes ou en blanc. Ils ont un champ d’action important et possèdent de

nombreuses vertus médicinales. Ex : la Quercétine (Figure 1414).

Figure 1414: La Quercétine

c. Les quinones

Les quinones sont des composés oxygénés qui correspondent à l’oxydation de dérivés

aromatiques. Ils sont présents aussi chez les champignons, les lichens et très rarement chez les

fougères. Ces molécules se trouvent, également, dans le règne animal, en particulier chez les

Arthropodes et les Echinodermes.

Ils sont omniprésents dans la nature et sont hautement réactifs. Ces composés, étant colorés,

sont responsables de la réaction de brunissement des fruits (coupés ou blessés) et des légumes.

Leur présence dans le henné donne ses propriétés de teinture. Ex. l’Anthraquinone (Figure

1515).

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Figure 1515 : L’Anthraquinone

d. Les tanins

Les tannins sont des composés polyphénoliques qui contractent les tissus en liant les

protéines et en les précipitant, d’où leur emploi pour « tanner » les peaux.. Ceux-ci donnent un

goût amer à l’écorce et aux feuilles et les rendent impropres à la consommation pour les

insectes et le bétail. Les tanins ont des couleurs qui vont du blanc jaunâtre au brun et foncent à

la lumière. Ils possèdent une légère odeur caractéristique et sont astringents. Ils se dissolvent

dans l’eau, l'acétone et l'alcool. On les trouve, pratiquement, dans tous les végétaux, mais ils

sont particulièrement abondants chez les Conifères, les Fagacées et les Rosacées. Ils sont

caractérisés par leur astringence (sensation de dessèchement en bouche). Par exemple, les

pépins de raisins sont très chargés en tanins. Ex : l’acide Gallique (Figure1616)

Figure 1616 : L’acide Gallique

e. Les coumarines

Les coumarines sont des lactones des acides cinnamiques. Ils sont largement distribués

dans tous le règne végétal et possèdent des propriétés très diverses. Les coumarines libres sont

solubles dans les alcools et dans des solvants organiques ou des solvants chlorés avec lesquels

on peut les extraire. Ex : la Coumarine simple (Figure1717).

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Figure 1717: Coumarine simple

I.2.3. Extraction

Les parties à extraire des plantes sont broyées et réduites en poudre qui est, ensuite,

macérée dans un mélange hydro-alcoolique méthanol/eau (1-10 v/v) à température ambiante

pendant 72h. Après filtration plusieurs fois, le méthanol est éliminé du filtrat par évaporation

sous pression réduite dans un évaporateur rotatif permettant ainsi d’obtenir l’extrait brut

(Figure 1818).

Figure 1818 : Etapes d’extraction des polyphénols totaux

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Les alcaloïdes sont des molécules organiques mono ou polycycliques d’origine naturelle

(le plus souvent végétale), azotées, plus ou moins basique, de distribution restreinte et doués, à

faibles doses, de propriétés pharmacologiques marquées. Ce nom dérive du mot alcalin . On les

trouve surtout dans les familles suivantes: Papavéracées, Rutacées, Fabacées et Solanacées.

Les alcaloïdes ont la propriété de former des sels et d'être amers, la plupart de ces molécules

ont une activité biologique puissante et certaines d’entre elles sont de puissants poisons et

(donc) de grands médicaments (Morphine, Codéine, Cocaïne…) (Figure 19). Solubles dans

l’eau.

Figure 19 : Structure de l’Atropine (à gauche) et celle de la Cocaïne (à droite)

I.3.1. Origine

Les alcaloïdes dérivent, en général, des acides aminés (tryptophane, tyrosine,

phénylalanine, lysine, arginine…) qui sont d’abord décarboxylés.

I.3. Composés alcaloïdiques

Origine

Classification

Propriétés

Biosynthèse

Activités biologiques

Extraction

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1.3.2. Classification

a. Classification biogénétique

Selon que l’Azote est intégré ou non dans l’hétérocycle et selon le précurseur des

alcaloïdes, ces derniers sont classés en trois sous groupes:

• Les vrais alcaloïdes ; sont des substances d’origine naturelle, à distribution limitée

et aux structures complexes. L’Azote (N) est inclus dans un hétérocycle. Ils existent

dans la plante sous forme de sels et ayant pour origine biosynthétique un acide

aminé. Ils sont doués d’activité pharmacologique significative.

• Les proto alcaloïdes ; ont les mêmes caractéristiques que les vrais

alcaloidesalcaloïdes, excepté l’origine biosynthétique car ils dérivent d’isoprénoïdes

(alcaloïdes terpéniques) ou d’acétate, en plus du fait que l’Azote n’est pas inclus

dans un hétérocycle.

• Les pseudo-alcaloïdes ; leur Azote n’est pas inclus dans un hétérocycle et n’ont

pas pour origine biosynthétique un acide aminé.

NB. CertainesAttention, quelques molécules azotées ne sont pas considérées comme alcaloïdes

(Figure 20) :

Figure 20 : Molécules azotés non alcaloïdiques

b. Classification structurale

Selon l’origine biosynthétique structurale, les alcaloïdes sont classés en plusieurs

groupes. Seuls les plus importants seront sitéscités;

18

Alcaloïdes dérivés de l’Ornithine et de la

lysine

- Les alcaloïdes Tropaniques :

renfermant le noyau tropane. Sont

thérapeutiques sur le système nerveux

central, exemple ; l’Atropine qui est

rencontrée chez Datura sp (Figure 21).

Elle est souvent utilisée en tant

qu'antidote de certains gaz neurotoxiques de

combat.

Figure 21 : Noyau tropane /Datura sp.

- Les alcaloïdes pyrrolizidiniques :

formés de deux cycles pyrroles. Ne sont pas

thérapeutiques mais toxiques. Se trouvent

entre autres chez Senecio vulgaris (Figure

22).

Figure 22 : Cycle pyrrole /S. vulgaris

- Les alcaloïdes quinolizidiniques :

comme la Lupanine, ce sont des

hétérocycles azotés bicycliques. Ils sont

abondants dans les Lupins (Lupinus sp.)

(Figure 23). Ils sont plus ou moins

toxiques.

Figure 23 : Bicycle azoté/Lupinus sp.

- Les alcaloïdes indolizidiniques : ont

comme noyau caractéristique l’indolizidine,

ils sont rares chez les végétaux. Exemple la

Castanospermine, inhibitrice des

glucosidases, se trouvant chez

Castanospermum australe (Figure 24).

Figure 24 : Noyau indolizidine /C. australe

19

- Les alcaloïdes pipéridiniques :

renfermant le noyau pipéridine. Ils sont peu

thérapeutiques. Rencontrés chez le Grenadier

(Punica granatum).

Figure 25 : Noyau pipéridine /P. granatum

Les alcaloïdes dérivés de l’acide

nicotinique

Ont comme précurseur l’acide Nicotinique.

Comme la nicotine de l’espèce Nicotiana

tabacum (Tabac). Ils sont insecticides,

fongicides, réduisent l'appétit mais à

caractère addictif.

Figure 26 : Acide Nicotinique/ N. tabacum

Les alcaloïdes dérivés de la

Phénylalanine et de la Tyrosine

- Les phénéthylamines : sont

des alcaloïdes monoamines. Ils ont des

propriétés pharmacologiques marquées,

efficaces contre les crises de migraine. Ex.

la Khatinone de Catha edulis (khat).

Figure 27 : Monoamine/ C. edulis

- Les Isoquinoléines : La structure de

base est le cycle benzo-pyridine. Exemple

de la Papaverine qui est obtenu à partir

du pavot somnifère (Papaver somniferum)

utilisée en pharmacognosie comme

spasmolytique et comme musculotrope.

Son action résulterait principalement

d'une activité inhibitrice de

la phosphodiestérase.

Figure 28 : Cycle benzo-pyridine/ P.

somniferum

20

Les alcaloïdes dérivés du

Tryptophane

- Les tryptamines : constitué d'un noyau

d'indole, sont hallucinogènes c'est-à-dire

provoquent des altérations des perceptions,

de la pensée et de l’humeur. Exemple de

l’Harmine et de l’Harmaline de l’Agaric

hallucinogène et de Peganum harmala.

Noyau d'indole

Figure 29 : à gauche l’Agaric

hallucinogène, à droite : P. Harmala

- Les ergolines : Dérivent d’un noyau tétracyclique octahydroindoloquinoléique. Les

dérivés de l'ergoline sont notamment utilisés en pharmacie comme vasoconstricteurs, dans le

traitement des migraines ou pour lutter contre la maladie de Parkinson. Ex. l’ergoline,

l’ergotamine et l’ergotoxine trouvées dans l’Ergot de seigle (Claviceps purpurea).

Figure 30 : Noyau tétracyclique octahydroindoloquinoléique/ C. purpurea

I.3.3. Propriétés physiques

Les alcaloïdes sont

• Masse moléculaire faible entre 100 et 900.

• Solides cristallisés, certains sont sous forme de liquides volatils à la température

ordinaire (nicotine).

• Caractère amère.

• Insolubles dans l'eau mais solubles dans les solvants organiques (alcools, acétone,

chloroforme, etc.)

I.3.4. Biosynthèse

La plupart des alcaloïdes sont dérivés d’acide aminés tels que le Tryptophane,

l’Ornithine, la Lysine, l’Asparate, l’Anthranilate, la Phénylalanine et la Tyrosine.

21

Ces acides aminés sont décarboxylés en amines qui sont couplées à d’autres squelettes

carbonés. La Strictosidine et la Norcoclaurine sont deux composés centraux source de la

moitié des alcaloïdes connus (Figure 31).

Figure 31 : Structure de la Strictosidine (à gauche) et la Norcoclaurine (à droite)

I.3.5. Activités biologiques

Psychotropes

Ils peuvent modifier le fonctionnement

normal du cerveau mais la plupart de ces

substances ont également un potentiel d'abus

et/ou de dépendance. Ex. La cocaïne extraite

des feuilles de la Coca (Erythroxylum coca).

• Effet sur l'activité du système nerveux

central (SNC).

• Effets toxiques.

• Antidépresseurs

• Troubles du sommeil

Figure 32 : E. coca

Anticancéreux

• Ce sont des antimitotiques. Ainsi, les

cellules restent bloquées au stade de la

mitose et ne peuvent pas se diviser. Ex. le

Paclitaxel (Taxol). 10 kg d'écorce d'If du

pacifique (Taxus sp.) donnent à

peine 1 gramme de produit actif.

Figure 33 : Taxus sp.

22

Figure 34 : Coffea sp.

Stimulants

• Boissons énergisantes et des friandises

comme la caféine (de Coffea sp.).

• Plusieurs médicaments, analgésiques et

des médicaments destinés à soulager

les symptômes du rhume et de la

grippe.

Antipaludéens

• La quinine extraite de Qinquina sp.

inhibe la protéase qui dégrade

les acides aminés de l’hémoglobine des

Plasmodiums (Agent de la malaria).

Antalgiques

• La morphine et la codéine sont des

antalgiques majeurs de référence. La

morphine est un alcaloïde naturel de

l'Opium qui provient de: Papaver

somniferum.

Figure 35 : Qinquina sp.

Figure 36 : P. somniferum

I.3.6. Extraction

Alcaloïdes volatils : Ils sont extraits en plusieurs étapes ;

1. Poudre végétale est obtenue par broyage.

2. La poudre est mise en présence d’une base (soude).

3. Le mélange subit un entraînement par la vapeur d'eau.

4. Le tout est condensé suivi d’une séparation de la partie aqueuse du distillat à laquelle ils

ne sont pas miscibles, (Ex. nicotine du tabac).

23

Alcaloïdes fixes

1. La plante est traitée par de l'eau ou un alcool (éthanol, méthanol) en présence d'acide

pour avoir les alcaloïdes sous forme de sels solubles.

2. La solution extractive est concentrée, et alcalinisée par de la soude ou de l'ammoniaque

qui libère les alcaloïdes.

3. Ceux-ci sont alors repris par un solvant organique non miscible à l'eau.

24

Les métabolites secondaires exercent un rôle majeur dans l’adaptation des végétaux à leur

environnement. Ils assurent des fonctions clés dans la résistance aux contraintes biotiques

(phytopathogènes, herbivores, etc.) et abiotiques (UV, température, etc.), l’attraction des

pollinisateurs et participent aux réponses allélopathiques.

Par la suite encore, le rôle de métabolites secondaires dans la croissance et le développement

est apparu de plus en plus évident (par exemple certains flavonoïdes régulent le transport de

l’auxine, une phytohormone qui induit la croissance racinaire).

Les métabolites secondaires exercent un rôle majeur dans:

• L’adaptation des végétaux à leur environnement

• Fonctions clés dans la résistance aux contraintes biotiques et abiotiques

II. 1. Rôle des terpènes

II.1.1. Molécules signaux

Les substances odorantes (terpènes et polyphénols) dégagées par la plante en plain air

sont aperçues par les récepteurs des cellules sensorielles des herbivores ou des insectes où elles

seront reconnues par ces derniers. Par conséquence, il y aura attraction ou répulsion des

animaux et des insectes selon le cas. Cette propriété est importante dans la protection de

l’attaque des pathogènes ou des herbivores (menthe par exemple) ou dans l’attraction des

pollinisateurs. Les Pyrethrines sont des terpènes neurotoxiques qui interfèrent avec les canaux

sodium des ailes membraneuses des insectes.

II.1.2. Hormones végétales

Agissent sur le développement de la plante, elles sont pour cela obligatoirement

impliquées dans des mécanismes spécifiques de division, d'élongation et de différenciation

cellulaire. Ces hormones se fixent à des récepteurs protéiques, ce qui induit une cascade de

II. Interét physiologique des molecules dans la vie de la plante

Rôle des Terpènes

Rôle des composés phénoliques

Rôle des alcaloides

25

signalisation, pour aboutir au contrôle de l'expression de gènes spécifiques et/ou au contrôle

enzymatique, de canaux ionique dans le but de l’économie d'eau (au niveau des stomates),

l’arrêt de croissance (protection, réserves, déshydratation) et la formation des graines et des

fruits.

II.1. 3. La Photo-protection

Dans des conditions de stress, le niveau d'énergie lumineuse capturée est trop élevé et

peut générer une quantité importante de radicaux libres, toxiques pour la plante. Les pigments

caroténoïdes absorbent l'énergie lumineuse lorsque la chlorophylle est présente en faible

quantité et la dissipent.

II.1.4. La stabilisation des membranes cellulaires

Les terpènes présentent tous des structures amphiphiles (comportant un groupe hydrophile

terminal et un squelette hydrocarboné hydrophobe, lipophile), un groupe hydrophile à chaque

extrémité, ce qui permet une inclusion optimale dans les membranes. Ils agissent comme des

espaceurs et provoquent une réorganisation majeure dans les membranes, conduisant à une

augmentation de la dynamique moléculaire globale de ces derniers.

II.1.5. Coloration des fruits

Certains terpènes comme les caroténoïdes sont responsables de la couleur de quelques

végétaux (Tomates, oranges, citrons), de fleurs, de racines (carotte, pomme de terre) auxquels

ils donnent la pigmentation.

Exemples

Laes Gibbérellines

Ce sont des diterpènes tétracycliques à 19

ou 20 C, formés par quatre unités isoprènes.

Hormones végétales, elles poussent

l’allongement de la tige, stimulent la

floraison, font grossir les grains de raisin

sans pépin, retardent la maturité des

agrumes, stimulent la floraison en induisent

induisant plus de production de saccharose

dans la canne à sucre.

Figure 37 : La Gibbéralline

Les Brassinostéroïdes

Ce sont des triterpènes (C30) qui

interviennent dans l’allongement des

cellules végétales, l’expansion et

l’élongation cellulaire, la division cellulaire

et la régénération de la paroi cellulaire. Ils

sont nécessaires à l’élongation du pollen

pour la formation des tubes polliniques.

26

Ils accélèrent la sénescence dans les tissus

agonisant.

Figure 38 : Les Brassinostéroïdes

L'acide Abscissique

C’est une phytohormone sesquiterpène. Il

intervient dans la tolérance de la

déshydratation par fermeture des stomates,

stimule la chute des feuilles et des fruits

secs, induit la dormance des plantes (repos

hivernal), arrête la croissance

des bourgeons ayant démarré et réintroduit

la dormance, inhibe la germination des

graines par modification de la perméabilité

des membranes, prévient le choc osmotique

et la carence en éléments minéraux ainsi

que l’anoxie des racines.

Figure 39 : L’acide Abscissique et son

effet sur les plantes

II.2. Rôle des composés phénoliques

II.2. 1. Molécules de dissuasion alimentaire

Certains polyphénols (tanins) ont le gout amer et astringent, ce qui éloigne les herbivores.

II.2. 2. Attraction des pollinisateurs

La couleur des différentes parties de la plante est considérée comme un signal visuel aux

insectes pollinisateurs.

II.2.3. La coloration des plantes

Absorbant dans la lumière visible, les flavonoïdes sont responsables de la coloration du

pollen, des fleurs et des fruits donc l’attraction des insectes pollinisateurs et la dispersion des

graines.

27

II.2.4. Protections des plantes des rayonnements UV

Des polyphénols sont synthétisés en réponse aux UV-B dans les cellules épidermiques

des feuilles. Du fait de leur spectre d’absorption dans les UV, ils agissent comme des filtres en

se liant à l’ADN pour le protéger.

II.2. 5. Molécules donnant arômes et parfums aux plantes

Cette propriété intervient dans l’attraction ou la répulsion des herbivores et des insectes.

II.2.6. Rôle de soutien structurel

La lignine, constituante du bois, sa rigidité permet la croissance verticale des plantes et

le transport de l’eau par capillarité à toutes les cellules. Elle a aussi un rôle de protection parce

qu’elle est très difficile à digérer par les herbivores.

Exemples

Flavonoïdes

Impliqués dans l’interaction plante-animaux (ex. attractions des pollinisateurs par la

couleur des fleurs et des transporteurs des graines) et jouent des rôles physiologiques

importants (interactions légumineuses/rhizobium). Ils agissent comme filtres des UV. Sont

impliqués chez les plantes dans le transport d'électrons lors de la photosynthèse.

Tanins

Ce sont des déterrant alimentaires par leur gout astringent ; cette propriété astringente

provoque une baisse d’appétence chez le bétail et surtout une diminution de la digestibilité des

protéines (surtout chez les insectes et leurs larves, les chenilles essentiellement et bloquent

leurs enzymes digestives). Ils augmentent la résistance au pathogènes, augmentent la qualité du

bois ou des fibres (résistance contre le vent). S’accumulent dans les téguments des semences et

jouent un rôle crucial dans la dormance et la germination et augmentent la qualité du bois ou

des fibres.

Coumarines

Ces composés sont souvent synthétisés en réponse à des attaques pathogènes. Plusieurs

coumarines ont des propriétés bactériostatiques, ces composés représentent donc des

phytoalexines chez un certain nombre de plantes (ex : la Scopolétine qui s’accumule chez le

tabac au cours de la réaction hypersensible).

II.3. Rôle des alcaloïdes

Le rôle physiologique des alcaloïdes demeurent ambigu. Cependant, on leur attribue le

seul rôle de stockage de carbone et d’azote dans la plante.

28

III.1. Modes de défense

Les plantes sont des êtres fixés au sol. Leur immobilité les rend des cibles potentiels aux

agressions externes. Cependant, les plantes sont pourvues de plusieurs mécanismes de défense

qui font intervenir les différentes substances du métabolisme secondaire.

III.1.2. Défense directe

• Eloigner les herbivores et les phytopathogènes.

• Intoxiquer voire tuer les indésirables.

• Réduire la digestibilité des herbivores et des insectes.

III.1.2. Inhibition de la croissance

• Agissent au niveau des glandes endocrines: régulant la croissance des insectes

(insecticides).

• Arrêt/ralentissement de la croissance larvaire : arrêt de la croissance entraînant au

bout d’un certain temps la mort des larves.

• Inhibition de la production d’hormone juvénile chez des insectes et induction des

métamorphoses anticipées : les adultes obtenus seront de petite taille et généralement

stériles.

III.1.3. Défense indirecte

Dans ce cas, la plante appelle au secoure d’un autre être vivant pour la défendre. La plante

attaquée par des larves qui mange les feuilles. Les larves broient les feuilles et déposent de la

salive au niveau de la brisure. La plante reconnaît (grâce à des récepteurs situés au niveau des

membranes cellulaires végétales) une substance appelée Volicitine contenue dans la salive de

l’insecte et réagit à la présence de cette substance. La Volicitine active certains gènes dans les

III. Moyens de defense vis-a-vis des agressions

Modes de défense

Exemples

Terpènes

Phénols

Alcaloides

29

cellules végétales qui vont déclencher la synthèse et la libération des composés volatils de

nature terpénique. Ceux-ci diffusent dans l’atmosphère et attirent les guêpes parasitoïdes qui

vont attaquer les larves injectant un venin paralysant à l’intérieur de leur corps, puis y déposent

des œufs. Le parasitoïde se développe aux dépens de la larve et provoque sa mort.

III.2. Exemples

III.2.1. Les terpènes

Les terpènes peuvent agir en lysant

les globules rouges des herbivores; Digitoxine

de la digitale pourpre. L'absorption

d'environ 8 g de feuilles peut être létale.

L’Eugénol, produit par les boutons floraux du

giroflier, se fixe sur un neurotransmetteur des

invertébrés et l’empêche d’agir.

Figure 40 : Plantes riches en terpénes

Huiles essentielles

Liquides volatiles qui ont souvent une

fonction de défense contre les insectes et les

herbivores. Jouent un rôle important en tant

qu’antibactériens, antiviraux, antifongiques et

insecticides. Jouent un rôle contre les

herbivores en réduisant leur appétit donc de

repousser les indésirables.

Figure 41 : Les huiles essentielles

Latex

Le latex a une double fonction de

défense. Quand un insecte ravageur (termite,

chenille...) pénètre dans l'écorce d'un arbre

producteur de latex ou mange l'une de ses

feuilles, l'arbre envoie à la tête de l'insecte un

jet de gel collant. L'insecte ne peut plus se

nourrir et meurt rapidement.

Figure 42 : Aspect du latex s’écoulant du

tronc de l’arbre

30

La térébenthine

Sa synthèse (mono-terpènes) est

déclenchée contre les insectes. Son action se

fait en plusieurs étapes ;

1. Piéger l’insecte.

2. Production de résine par l’écorce et

fermeture du trou d’entrée.

3. Synthèse de térébenthine qui tue l’insecte.

4. Evaporation de la térébenthine et

solidification du bouchon.

Figure 43 : La térébenthine s’écoulant du

tronc d’un arbre

III.2.2. Les phénols

Les Phytoalexines

Des molécules lipophiles de faible poids moléculaire synthétisées par les plantes en

réponse aux parasites (champignons et bactéries). Ils ont une fonction antibiotique pour stopper

la croissance du microorganisme.

La lignine

Les parois cellulaires lignifiées sont

notablement imperméables aux agents

pathogènes et difficilement consommables par

les insectes.

Figure 44 : La lignine ; l’un des constituants

du bois

Tanins

Leur propriété astringente provoque une

baisse d’appétence chez le bétail et une

diminution de la digestibilité des protéines

chez les insectes surtout et leurs larves par la

précipitation des enzymes digestives.

Figure 45 : Du tanin en poudre

31

III.2.3. Les alcaloïdes

Leur saveur amer est un fort déterrent. Responsables de certains cas d’empoisonnement du

bétail par les graines qui accumulent les Lupanines. La nicotine est un des insecticides, sa

synthèse est stimulée par les blessures par les herbivores. La caféine tue les larves et a un effet

inhibiteur sur la phosphodiesterase (impliqué dans la signalisation et le stockage des glucides et

des graisses. La solanine a un effet tératogène. Certains alcaloïdes se lient aux acides

nucléiques et peuvent inhiber la synthèse des protéines et affecter les mécanismes de réparation

de l'ADN.

32

Les plantes sont toujours confrontées aux différents genres de stress physiques. Les

substances naturelles issues du métabolisme secondaires peuvent contourner ces stress.

IV.1. Le stress hydrique

Le déficit ou l’excès de l’eau dans l’environnement immédiat de la plante peut provoquer

plusieurs dégâts, entre autres ;

• La flexibilité (très limitée) de la paroi végétale.

• La déshydratation des vacuoles et la plasmolyse des cellules.

• Chute de la quantité des protéines membranaires.

• La création d’une tension entre la membrane plasmique et la paroi, ce qui peut conduire

à un déchirement de la membrane et une rupture des parois cellulaires

• Modifications au niveau de l'ADN (Rupture des brins d'ADN).

L'acide Abscissique (ABA)

Sesquiterpène à 15 atomes de carbone

synthétisé à partir des caroténoïdes. Ferme

les stomates (Figure 47), ce qui entraîne

une diminution de la transpiration et une

diminution des échanges de gaz donc

diminution de la photosynthèse.

Figure 46 : Structure de l’ABA

Figure 47 : Action de l’ABA sur les stomates

IV. Systèmes de protection par rapport aux stress exterieurs

Le stress hydrique

Le stress lumineux

Le stress salin

Le stress thermique

33

IV.2. Stress lumineux

La génération de quantités importantes de

radicaux libres est toxique pour la plante. Des

terpènes absorbent l'énergie lumineuse et la

dissipent.

L’acide Salicylique (composé

phénolique) baisse le taux de la photosynthèse

établie sous stress.

Les pigments caroténoïdes

(terpénoïdes) absorbent l'énergie lumineuse

lorsque la chlorophylle est présente en faible

quantité et la dissipent.

Figure 48 : Métabolites intervenant contre

le stress lumineux

IV.3. Stress salin

La salinisation est l'accumulation des sels dans les sols. Sa principale

consequencesconséquence est l’augmentation de la pression osmotique et la toxicité pour les

végétaux due à l'accumulation de certains ions.

L'acide Abscissique

Intervient dans les ajustements osmotiques ainsi que dans la protection des membranes

cellulaires contre la perte des électrolytes.

L’acide Salicylique

Augmente la résistance des semis du blé à la salinité.

IV.4. Stress Thermiques

Le stress thermique se traduit par l’augmentation ou la baisse des températures au delà des

optima de la plante. Il a beaucoup d’effet sur la physiologie de la plante ; les basses

températures modifient l’intensité du métabolisme, la respiration et la photosynthèse sont ainsi

perturbées, modifient d’activités enzymatiques et modifient les capacités d’échanges entre les

compartiments cellulaires. Une modification de la membrane passant d’un état fluide à un état

de gel provoque la rupture de l’intégrité des canaux membranaires, une augmentation de la

viscosité de la sève, une diminution de la perméabilité des racines et une diminution du flux de

l’eau à cause d’une baisse de la transpiration. Les hautes températures provoquent une lésion

aux parois, inhibition de la synthèse des chlorophylles, le raccourcissement des cycles de

34

végétation par diminution du temps disponible pour mettre en place la production, le

développement de maladies cryptogamiques et la déshydratation rapide des tissus.

La transpiration, un mécanisme simple et efficace qui met à profit l’énergie d’évaporation

de l’eau pour refroidir les feuilles. Comme les plantes sentent une élévation de la température,

ils elles commencent à synthétiser plus de terpènes et sous des températures élevées pendant la

nuit ou le jour, plus de terpènes sont libérés. Les terpènes s'évaporent à haute température,

produisant des flux d'air qui refroidissent la plante et diminuent la transpiration.

La fermeture des stomates par l'acide Abscissique (terpène) provoque des

augmentations de température de plusieurs degrés.

On a trouvé que l’acide Salicylique (composé phénolique) augmente la résistance des

tomates et des fèves aux fluctuations de la température. Induit la synthèse des protéines du choc

thermique chez le tabac.

35

De nombreux métabolites dits secondaires se sont avérés jouer des rôles essentiels dans les

relations entre les plantes et leur environnement ; c'est-à-dire la communication avec

l’environnement ou bien l’allélopathie.

V.1. La réponse allélopathique

C’est l'ensemble des interactions biochimiques directes ou indirectes, positives ou

négatives, d’une plante sur un autre organisme (survie, croissance, reproduction..etc.) au moyen

de métabolites secondaires tels que les phénols, les terpénoïdes et les alcaloïdes. Les plantes

entrent en compétition les unes avec les autres pour obtenir la luminosité solaire et les

substances nutritives. Elles ont élaboré des mécanismes pour conquérir leur propre espace. Les

composés allélopathiques sont libérés dans l’air ou dans le sol de telle façon à d’agir

positivement (allélopathie positive) ou négativement (allélopathie négative) sur les autres

organismes.

Compétition

La plante produit des composés

allélopathiques qui empêchent la croissance

des autres plantes ou insectes compétiteurs.

Quand une graine germe, elle peut libérer des

substances qui inhibent la germination des

autres plantes de la même espèce

Figure 49 : Effet de la compétition sur la

végétation voisine

V. Systèmes de communication avec l'environnement de l'organisme

La réponse allélopathique

Compétition

Symbiose

Parasitisme

36

Exemples

Les phénols

Les acides phénoliques peuvent perturber l’absorption minérale par la plante : l’acide

salicylique inhibe l’absorption d’ions K+ dans les racines d’Avena sativa. Le degré d’inhibition

dépend de la concentration de l’acide phénolique et du pH. Cette perturbation modifie la

perméabilité membranaire donc le taux d’efflux d’ions.

Terpènes

Beaucoup de classes de monoterpènes volatils inhibent la croissance végétale comme le

Cinéole (eucalyptol), la Pulegone et l’α et β- pinène. Le Cinéole inhibe la croissance des

racines de certaines herbes en inhibant l’Aaparaginel’Asparagine-synthase.

V.2. Symbiose

Les mycorhizes

Associations d'un champignon et

d'une racine. Les mycorhizes sont la

symbiose la plus répandue sous terre, elles

ont un rôle dans la nutrition du végétal et un

rôle de protéger les racines contre une

infection par des microorganismes

pathogènes du sol.

Les métabolites secondaires jouent un rôle

très important dans le processus de

reconnaissance entre symbiotes et hôtes via

des signaux moléculaires qui sont, en

général, des flavonoïdes.

Figure 50 : Mycorhizes racinaires

Les nodosités

Associations d'une bactérie et d'une

racine végétale, elles sont plus spécifiques

des certaines familles des végétaux comme

les légumineuses.

Le végétal produit des flavonoïdes qui

attirent les bactéries et stimulent leur

production de facteurs de nodulation.

Figure 51 : Les nodosités

37

V.3. Parasitisme

Certains végétaux sont incapables de se nourrir seuls et vivent en parasitant d’autres plantes

hotes. Lors de la sortie de la dormance des graines de Striga sp., un haustorium se développe en

formant une structure racinaire massive spécialisée qui envahit les racines hôtes et sert de

conduit physiologique entre le parasite et l’hôte pour absorber les ressources de la plante.

Plusieurs quinones et phénols provoquent ce phénomène en donnant un signal au parasite de

lancer la morphogénèse de l'haustorium. Le principal composé est la 2,6-

diméthoxybenzoquinone. Elle est relâchée dans la rhizosphère dans les exsudats racinaires ou

issue de l’oxydation des acides phénoliques, composants majoritaires de ces exsudats.

Figure 52 : Aspect du parasitisme végétal

38

Les produits naturels ont été utilisés en alimentation et en pharmacologie depuis

longtemps. Au fur et à mesure des développements industriels, il y a eu tendance à s’orienter

vers les substances chimiques de synthèse. Cependant, il s’est avéré que ces derniers ne sont

pas si bénéfiques pour la santé et l’environnement. Actuellement, on cherche à retourner aux

produits naturels dans plusieurs domaines industriels.

VI.1. En agronomie

Le rôle de ces composés dans la protection des cultures est connu (résistance aux

maladies cryptogamiques, aux infections bactériennes, à certains insectes) en substituant

l’usage chimique par des mécanismes de défense naturelle des plantes dans le but de la

protection de l’environnement et de la santé humaine.

Des huiles essentielles, riches en Limonène (orange), en Eugénol (girofle), en Carvone

(menthe) et en Farnésène, sont commercialisées comme pesticides.

LaN est le premier insecticide decouvertdécouvert, elle a été largement utilisée.

VI.2. En pharmacologie

L’ethnopharmacologie constitue la base de l’industrie médicamenteuse. Les métabolites

secondaires constituent la fraction la plus active des composés chimiques des végétaux parfois

même à faibles doses. On estime aujourd’hui qu’environ 1/3 des médicaments actuellement sur

le marché contiennent au moins une substance végétale active ; antiparasitaire, antibiotique,

anticancéreuse, immunosuppresseurs. Cette efficacité pharmacologique des métabolites

secondaires s’est traduite par le développement de médicaments majeurs sur les 30 dernières

années, tel que le Taxol et la Morphine, utilisées dans le traitement de certains cancers. Les

drogues à huiles essentielles sont utilisées en nature, en particulier pour la préparation

d’infusion (menthe, mélisse, verveine, fleurs d’oranger… etc.) et sous la forme de préparations

VI. Valorisation et application des produits naturels dans l'industrie

En agronomie

En pharmacologie

En agro-alimentaire

En parfumerie

En tannage

39

galéniques simples et même pour l’aromatisation des formes médicamenteuses destinées à la

voie orale.

VI.3. En agroalimentaire

Les métabolites secondaires forment les arômes, les épices, les conservateurs et les

colorants alimentaires. Des huiles essentielles sont utilisées dans la conservation des plats

préparés et dans les préparations surgelées industrielles. Certains extraits végétaux augmentent

les qualités gustatives en confiserie (Vanilline), dans les produits laitiers (Extraits de fruits), les

produits carnés, les sauces, les soupes, les produits de boulangerie, les boissons, sans oublier la

nutrition animale.

VI.4. En parfumerie

L’industrie des parfums se base sur les huiles essentielles. En principe, le jasmin, la

lavande, le myrte, le girofle et les roses présentent un potentiel industriel pour des pays tels que

la France et la Bulgarie.

VI.5. En tannage

Le tannage est un procédé chimique, consistant à transformer les peaux en cuir en les

rendant plus durables et plus souples. Les tannins végétaux ont été employés depuis les temps

les plus reculés, le tannage naturel végétal fut le premier moyen utilisé par les hommes pour

rendre la peau imputrescible en lui conservant sa souplesse. Le tannage se fait par l’application

de tannins de différentes provenances; écorce de Chêne (Ellagitannins), écorce de Mimosa,

écorce de Sapin, le bois du Châtaignier et les noix de galles (Gallotannins).

40

VII.1. Activité anti-enzymatique

L’enzyme est toute molécule qui peut augmenter la vitesse d’une réaction enzymatique.

Cette enzyme peut être inhibée par un inhibiteur qui peut, soit empêcher le substrat de se fixer

au site actif de l’enzyme ou bien provoquer une déformation du site actif.

VII.1.1. Modes d’action des inhibiteurs enzymatiques

L’inhibition des enzymes peut etreêtre réversible ou irréversible. Dans l’inhibition

réversible, il y a une liaison non covalente ou covalente (non stable) de l’inhibiteur à l’enzyme

par exemple; l’inhibition competitivecompétitive (la liaison de l’inhibiteur à l’enzyme empêche

la liaison du substrat), l’inhibition in compétitive et l’inhibition non-compétitive (Figure 53).

Comme elle peut être irréversible: par liaison covalente stable de l’inhibiteur à l’enzyme.

Figure 53 : Les différents types de l’inhibition réversible

VII. Les principaux composés issus du métabolisme secondaire et leurs derivés faisant l'objet d'applications industrielles (agroalimentaire, cosmétique, pharmaceutique).

Activité anti-enzymatique

Activité antioxydante

Activité anti-inflammatoire

Activité antibactérienne, antifongique et antivirale

Activité anti-coagulantes et ant-agrégante

Activité anti-glycémiante

Activité des hormones

Activités biologiques des anticorps et complément

41

VII.1.2. Inhibition par les métabolites secondaires

Les métabolites secondaires interagissent avec l'enzyme cible et l'inhibent. L'inhibition

réussie de l'enzyme arrête son fonctionnement normal. Donc, le processus de découverte d’un

anti enzymatique (ex. anti β-lactamase) s'active à partir de la sélection de l'enzyme cible.

Effet des terpènes

Le Citral, l’Eucalyptol, le α-pinène,

le Myrcènes, et le Terpinéol inhibent l’ α-

Amylase.

L'Eugénol (composant majeur d'huile de

girofle) inhibe la production d'amylase et de

protéases par B. cereus.

Figure 54 : Quelques terpénes

agissant sur les enzymes

Effet des polyphénols

L’action des polyphénols est due d’une part

au groupe hydroxyle des polyphénols qui se

lient aux protéines empêchant l'action

enzymatique et d’autre part à la capacité

des composés polyphénoliques à former des

complexes insolubles avec d'autres

macromolécules. Des tanins condensés

inhibent in vitro un certain nombre

d'enzymes digestives comprenant la

trypsine, l'α-amylase et la lipase. Les

polyphénols du thé peuvent inhiber les

enzymes digestives telles que la lipase

pancréatique, la phospholipase et la trypsine

in vitro.

Les Catéchines inhibent également la

phospholipase, ces composés occupent un

tunnel qui mène au site actif.

L’Epigallocatéchine inhibe la trypsine, il

interagit avec les acides aminés autour du

site actif et empêche la liaison du substrat.

La Naringénine (flavonoïde) inhibe le

cytochrome P450.

42

Figure 55 : Quelques polyphénols agissant sur les enzymes

Flavonoïdes

De nombreuses enzymes sont inhibées

par les flavonoïdes comme la Morine est

abondant dans (du mûrier blanc), la

Myricétine (des raisins) et la rutine (du

thé).

L’inhibition des β-lactamases est

utilisée en pharmacologie afin d'accroître le

spectre d'activité des antibiotiques de la

classe des β-lactamines. Ce mécanisme est

utilisé dans le traitement de

certaines infections bactériennes. L'ajout

d'un inhibiteur de β-lactamase à un

antibiotique de la classe des β-lactamines a

alors pour conséquence pour ce dernier de

résister à son inactivation par les enzymes

bactériennes, ce qui lui permet d'exercer

son action antibactérienne, ex. le

Kaempferol et la Quercétine.

Figure 56 : Flavonoïdes agissant sur les

enzymes

VII.2. Activité antioxydante

VII.2.1. Stress oxydant

C’est un déséquilibre entre la formation des radicaux libres et la capacité du corps à les

neutraliser, cela survient s’il y a ;

43

- Un déficit nutritionnel en antioxydants.

- Une surproduction endogène d’agents pro-oxydants.

- Une exposition environnementale à des facteurs pro-oxydants (médicaments,

radiations ionisantes, tabac…etc.).

Mécanisme de l’oxydation

Un radical libre est une espèce chimique possédant un ou plusieurs électrons non appariés

sur sa couche externe. La présence d'un électron célibataire confère à ces molécules une grande

instabilité (Figure 57). Pour rechercher la stabilité, les radicaux libres ont tendance à voler un

électron de n’importe quelle molécule qui leur les entoure. Les antioxydants sont des molécules

qui fournissent au radical libre l'électron manquant. On appelle antioxydant n’importe quelle

substance qui prévient ou ralentit le processus d’oxydation.

Figure 57 : Le passage de l’état stable au radical libre et se stabilisation de nouveau par

l’anti-oxydant.

Sources des radicaux libres

Les radicaux libres peuvent avoir des sources endogènes ou exogènes (Figure 58).

44

Figure 58 : Les sources des radicaux libres

Défense contre le stress oxydant

C’est n’importe quelle substance qui, lorsqu’elle est présente à une concentration faible par

rapport à un substrat oxydable, retarde de façon significative ou empêche l’oxydation du dit

substrat.

Mécanisme enzymatique

- Superoxyde dismutase (SOD) : 2O2- +2H+ O2+H2O2

- Catalase : 2H2O2 → OO2 + 2 H2O

- Glutathion peroxydase : 2 GSH + H2O2 → GS–SG + 2 H2O

Mécanisme non enzymatiques

- Endogène : Composés de faibles poids moléculaires (glutathion, acide urique,

bilirubine) et protéines chélatrices de métaux (ferritine, albumine).

- Exogène : Composés apportés par l’alimentation (vitamine C et E, caroténoïdes,

polyphénols, flavonoïdes).

Mécanismes d’action des antioxydants

- En inhibant la formation des radicaux libres.

- En fixant directement l'oxygène.

- En chélatant les métaux catalyseurs d'oxydation.

-

-

45

VII.2.2. Antioxydants d’origine végétale

Les métabolites secondaires agissent, entre autres, par l’induction de la biosynthèse d’enzymes

antioxydantes.

Terpènes antioxydants

Du moment qu’il y a une corrélation entre les antioxydants et les effets protecteurs contre

les UV, l’activité antioxydante peut se traduire par l’absorbance des rayonnements UV. L'effet

antioxydant est un mécanisme clé de l'activité photo protectrice d'extraits d'herbes.

Le tocopherol (Vitamine E, terpenoides) absorbe les UVA. Les huiles essentielles de thym, de

clou de girofle, de menthe, de coco et particulièrement l'huile d'olive. Le β-carotène, le

Camphor, le 1,8-cinéol, l’α-pinène, le Bornéol, l’α-terpinéol et le Lycopène sont des

piégeurs de radicaux libres.

Polyphénols antioxydants

Les composés phénoliques représentent une source importante d'extraits naturels

d'antioxydants. Les polyphénols (PP) interviennent lors de l'oxydation des lipides en donnant

un atome d'hydrogène aux radicaux libres selon les réactions;

ROO° + PPH ----------------------- ROOH + PP°

RO° + PPH ------------------------- ROH + PP°

Ensuite les radicaux phenoxyl issus de ces réactions agissent également sur les radicaux libres :

ROO° + PP° ---------------------------- ROOPP

RO° + PP° ------------------------------- ROPP

La rutine, le kaempférol, la quercétine, l’acide cinnamique, l’acide caféique, l’acide

férulique, l’acide gallique et le resveratrol, réduisent l’absorbance des UVB et piègent les

radicaux libres.

Alcaloïdes antioxydants

La Boldine (principal alcaloïde que contientde la feuille du boldo), la Purpurone, la

Vindoline, la Vindolidine, la Vindolicine et la Vindolinine.

Les carbolines comme l’Harmane, l’Harmine, l’Harmol, l’Harmaline et l’Harmalol peuvent

agir comme piégeurs d'espèces réactives à de l'oxygène en inhibant la peroxydation lipidique et

le remplacement du groupe hydroxyle par un groupe méthoxyle.

46

Plantes entières

En plus des molécules, des plantes consommées entières ou sous formes d’extrait (tisane,

infusion, huiles essentielles...etc.) sont réputées d’êtres pour êtres de bons antioxydants. La

figure 59 récence quelques unes.

Figure 59 : Quelques plantes antioxydantes

VII.3. Activité anti-inflammatoire

VII.3.1. L’inflammation

L’inflammation ou réaction inflammatoire est la réponse des tissus vivants, vascularisés, à

une agression. Elle est caractérisées par ; la rougeur, la douleur, la chaleur et l’œdème.

Origines

• Infection : contamination par des micro-organismes.

• Agents physiques : traumatisme, chaleur, froid, radiations.

• Agents chimiques : caustiques, toxines, venins.

• Corps étrangers : exogènes ou endogènes.

• Défaut de vascularisation : réaction inflammatoire par ischémie.

47

• Anomalie de la réponse immunitaire, allergies, auto-immunité.

Médiateurs de l’inflammation

• Protéines y compris des protéases.

• Lipides : les prostaglandines sont des médiateurs lipidiques de l’inflammation

• Radicaux libres.

• Interleukines

• Cyclo-oxygénases

VII.3.2. Métabolites secondaires anti-inflammatoires

Les terpènes

Le Myrcène, le Caryophyllène, les Pinènes et les β-carotènes. Des sesquiterpènes

lactones, tels que le Helenaline et le Dihydrohelenaline, inhibent l’activation du facteur de

transcription de facteurs nucléaires impliqués dans la transcription de médiateurs pro-

inflammatoires.

Les polyphénols

• Limitent la production d’espèces oxydantes (médiateurs de l’inflammation).

• Diminuent l’oxydation des macromolécules intervenant dans la restauration de

l’inflammation.

Le Resvératrol : Inhibe l’agrégation des

plaquettes sanguines car l’accumulation d’un

grand nombre de plaquettes forme une masse

compacte pouvant obstruer le vaisseau sanguin

et réduire l’œdème en agissant sur la synthèse

des prostaglandines.

Figure 60 : La structure du

Resvératrol

48

Figure 61: La structure de la

Quercétine

La Quercétine (flavonoïdes)

Diminue la production des médiateurs

inflammatoires en inhibant certaines enzymes

et elle réduit l’activité des plaquettes

sanguines.

L’extrait de Cumin (riche en Curcumine, un polyphénol) inhibe la production de la

prostaglandine et l’expression de la cyclo oxygénase. La curcumine inhibe aussi l’expression

des gènes des interleukines. L’extrait du Gingembre (riche en ; Gingerol, Capsaicine, acide

caféique) inhibie la synthèse des prostaglandines.

NB. On peut évaluer l’activité anti-inflammatoire in vitro et la comparer avec un anti-

inflammatoire standard. Il est bien connu que la dénaturation des protéines tissulaires

conduit à des maladies inflammatoires. Les produits naturels qui peuvent empêcher la

dénaturation des protéines seront donc utiles pour le développement de la thérapie anti-

inflammatoire.

VII.4. Activité antibactérienne, antifongique et antivirale

Les microorganismes présentent l’une des sources principales de pathologies humaines.

Ce problème est contourné par les agents antimicrobiens qui peuvent êtres microbiocides ou

bien micriobiostatiques.

V.4.1. Les antimicrobiens

Ils sont classés selon leurs natures et leurs modes d’action en :

49

Agents physiques ; rayonnements électromagnétiques (UV, X ou gamma), chaleur et

ultrasons.

Moyens mécaniques ; filtration et centrifugation.

Agents chimiques ; des oxydants (l'eau oxygénée, le chlore et ses dérivés), des

halogénés (fluor, brome, iode), des métaux lourds (sels de mercure, composés

organiques du mercure, sels d'argent), savons et détergents, colorants et conservateurs

alimentaires (sel, sucre, l'acide salicylique, l'acide citrique, épices), des gaz (formol,

oxyde d'éthylène et l'ozone).

Chimiothérapeutiques ; ce sont les antibiotiques qui doivent agir sur les germes à

faibles doses et ne doivent pas êtres toxiques pour l’organisme traité.

Mécanismes d’action des antibactériens

Les agents antibactériens agissent de différentes façons, entre autres, sur la paroi et la

synthèse protéique (figure 62).

Figure 62 : Mécanismes d’action des antibactériens

Mécanismes d’action des antifongiques

Le traitement des mycoses est souvent beaucoup plus difficile que celui des infections

bactériennes. La raison principale en est que les cellules des mycètes sont très proches des

cellules humaines ou animales et que les produits qui leur sont toxiques le sont aussi pour les

cellules de leur hôte. Cependant, les antifongiques peuvent agir sur les différences de structure

entre la cellule hôte et la cellule fongique (Figure 63).

50

Figure 63 : Mécanismes d’action des antifongiques

Mécanismes d’action des antiviraux

Les virus sont des parasites intracellulaires obligatoires. De ce fait, un antiviral doit

respecter les synthèses cellulaires et, en même temps, doit inhiber la synthèse des constituants

viraux, comme il doit être non cytotoxique. Les antiviraux agissent selon plusieurs mécanismes

(Figure 64).

Figure 64 : Mécanismes d’action des antiviraux

Problème de résistance aux antibiotiques

Les microorganismes ont développé beaucoup de mécanismes de résistances aux

antibiotiques (Figure 65).

51

Figure 65 : Les principaux mécanismes de résistance

VII.4.2. Rôle des substances naturelles contre la résistance

Il s’est avéré que les substances naturelles issues des végétaux peuvent améliorer les

performances des antibiotiques (Figure 66). Cela se fait par ; l’augmentation de l’efflux de

l’antibiotique à l’intérieur de la cellule et l’empêcher de sortir, l’inhibition des β-lactamases, et

l’empêchement de la modification des récepteurs des antibiotiques.

Figure 66 : Rôle de quelques substances naturelles contre la résistance

VII.4.3. Evaluation de l’activité antimicrobienne

L’évaluation vise à vérifier le spectre d'activité d’une substance ou d’un extrait, c’est

l’aromatogramme.

52

Figure 67 : L’activité antibactérienne par aromatogramme (à gauche) et par

antibiogramme (à droite)

Méthode de diffusion

C’est un criblage préalable qui vise à

mettre en évidence une éventuelle activité

antimicrobienne sans pour autant la

quantifier. Le test est réalisé par la méthode

de diffusion sur gélose, qui est la même que

la technique de l’antibiogramme en

remplaçant les disques d’antibiotiques par

des disques de papier imprégnés par la

substance ou l’extrait à tester. Après

l’incubation, les diamètres des zones

d’inhibition sont mesurés autour de chaque

disque (Figure 68). Une souche est dite :

• Sensible si la zone d’inhibition est

supérieur ou égale à 15mm.

• Limitée si la zone d’inhibition est

inférieure à 15mm.

• Résistante si la zone d’inhibition est nulle.

Figure 68 : Technique de diffusion

Détermination des CMI

La concentration minimale inhibitrice est la plus faible concentration en extrait capable

d’inhiber la croissance bactérienne. Son évaluation se fait par la méthode de dilution. Cette

technique consiste à inoculer (par un inoculum standardisé) un milieu mélangé à une

concentration précise en extrait. Après incubation, l’observation de la gamme permet de

déterminer les CMI.

53

- Macro-dilution en milieu solide

Cette méthode se fait dans un milieu de culture gélosé. Une série de dilutions est faite. Dans

des tubes à essais contenant chacun du milieu gélosé maintenu en surfusion, on y ajoute une

quantité de l’extrait à tester. Après solidification du milieu, l’ensemencement des géloses

contenant l’extrait est effectuée en surface. Après l’incubation, on note la CMI qui est la plus

petite concentration pour laquelle aucun développement n’est visible (Figure 69).

Figure 69 : Technique de macro-dilution sur milieu solide

- Macro-dilution en milieu liquide

Un inoculum standardisé est ajouté à l’extrait en série de dilution. La CMI est la concentration

minimale d'extrait qui inhibe complètement la croissance des microorganismes dans les tubes,

elle est présentée par le premier tube ne montrant aucun trouble et elle est détectée par l'œil nu.

54

Figure 70 : Technique de macro-dilution en milieu liquide

- Micro-dilution en milieu liquide

Cette méthode est conçue pour les petits volumes, elle est réalisée en préparant des

solutions mères des extraits dans des microplaques. Un volume de chaque dilution est transféré

dans les puits de la microplaque qui contiennent chacun 100 μl de milieu ensemencé de

cultures jeunes de bactéries. la CMI est la concentration d'extrait qui inhibe complètement la

croissance des bactéries telles que détectées par l'œil nu.

L’activité antimicrobienne par contact indirect

Cette technique permet d’exploiter la nature volatile des métabolites secondaires (huiles

essentielles). La méthode consiste à déposer un disque de papier filtre imprégné d’une quantité

bien définie de l’extrait sous le couvercle d’une boite ensemencée. Si la vapeur de l’extrait est

active contre un microorganisme, elle induira l’inhibition de sa croissance. La quantité

minimale inhibitrice (QMI) est définit comme la plus petite quantité d’extrait pour laquelle

aucune croissance n’est visible.

CMI

55

Figure 71: Technique des micro- atmosphères

Terpènes antimicrobiens

Les terpènes agissent selon les mécanismes illustrés dans la figure 72.

Figure 72 : Sites d’action des terpènes.

Le terpinène-4-ol : Agit sur de nombreuses

espèces bactériennes, comprenant des

bactéries Gram+

et Gram–. Il est très efficace

contre les infections au (Staphylococcus

aureus résistant à la Méthicilline) SARM et

perméabilise les membranes plasmiques.

Figure 73 : Le terpinène--ol

56

Le Géranyl acétate, l’α-pinène, l’α-terpinéol, le Géraniol, le Limonène, le Myrcène, le

Néral, le α-phellandrene, le Géranial, le Dillapiol, le α-terpinéol, le Linalol, le 1,8-cinéol et

le p-cymene sont tous des antimicrobiens.

L’HE de Thymus capitatus est active contre le virus de l’Herpes simplex et l'echovirus 11, en

inhibant directement le virus avant même d'être inoculé aux cellules, et contre l'adénovirus, en

empêchant sa réplication au sein des cellules hôtes.

Le Soborneol et l’Eugenol sont aussi efficaces contre le virus de l’Herpes simplex. Les HE

d'eucalyptus, d'arbre à thé et de thym (leurs principaux composés monoterpèniques ; l' α-

terpinène, le γ-terpinène, l' α-pinène, le p-cymène, le terpinène-4-ol, l'α-terpinéol, le

Thymol, le Citral et le 1,8-cinéol) réduisent l'activité virale à plus de 96% par inactivation

directe de particules virales libres.

Polyphénols antimicrobiens

Le Carvacrol : Pénètre dans la bicouche

lipidique et se positionne entre les chaînes

d’acides gras et augmente la fluidité

membranaire, aboutissant à une modification

de la perméabilité. Il forme des canaux dans la

membrane permettant la fuite des ions et

inhibe la production de toxines chez B. cereus.

Figure 74 : Le Carvacrol

Le Thymol : provoque des altérations de la

paroi bactérienne et des agrégations du

cytoplasme.

Figure 75 : Le Thymol

Les quinones : leurs principales cibles sont les adhésines, les polypeptides et les enzymes

membranaires. Les thymoquinones isolés de l'extrait de Nigella sativa est responsable des

propriétés anti-dermatophytiques de cette plante vis-à-vis de Trichophyton sp., Epidermophyton

sp.et Microsporum sp.

Les flavonoïdes : leur activité est probablement due à leur capacité de se complexer aux

protéines extracellulaires et solubles. Mais, les flavonoïdes à caractère lipophile peuvent

détruire les membranes microbiennes en augmentant la fluidité des lipides membranaires. Il

57

sont actifs sur les adénovirus, entérovirus. L’Epigallocatéchine gallate prévient l’infection par

le virus de l’influenza en se liant à l'hémagglutinine virale, empêchant ainsi la fixation de

particules virales au récepteur cible de la cellule et des modifications des propriétés de la

membrane. Active contre l'adénovirus et les infections à entérovirus. Les ellagitannins sont

actifs sur le VIH et a ont des effets inhibiteurs sur la réplication du virus de l’Herpes simplex

ainsi que le virus d’Epstein-Barr, cette activité est due à un effet inhibiteur sur la réplication du

HSV y compris les souches résistantes à l'acyclovir, avec l'acyclovir.

Les tannins : activité toxique contre les champignons filamenteux, les levures, les bactéries et

les dermatophytes (Microsporum sp., Trichophyton sp). L'activité est due à leur capacité à se

complexer aux protéines de transport. Ils sont, également, actifs sur le virus de l’influenza,

l’Herpes simplex et l’Epstein-Barr virus.

Les coumarines : la Warfarine possède des

propriétés antivirales

Figure 76 : La Warfarine

Alcaloïdes antimicrobiens

La Berbérine : est potentiellement actif contre

les trypanosomes et les plasmodiums. Le

mécanisme d'action des alcaloïdes est attribué

à leur capacité à s'intercaler avec l'ADN.

Figure 77 : La Berbérine

L'activité antivirale des alcaloïdes repose sur l'inhibition de la réplication par le blocage

de l'activité de l'ADN-polymérase du virus. La Lycorine et la Hippeastine agissent sur la

multiplication virale; c’est à dire la synthèse d'ADN viral résultant d'une diminution de

l’activité de l'ADN polymérase.

58

VII.5. Activité anticoagulante et antiagrégante

VII.5.1. La coagulation sanguine

La coagulation est la succession de réactions qui aboutissent à la formation du réseau de

fibrine qui enserre l’amas de plaquettes fixées sur la brèche vasculaire.

Figure 78 : Les étapes d’une coagulation sanguine

L'anticoagulant : c’est un composé chimique qui arrête la coagulation naturelle du

sang c'est à dire fluidifie le sang et le rend moins coagulable.

L’antiagrégant : c’est un composé chimique qui empêche les plaquettes de

s'agglutiner.

Les anticoagulants et leurs mécanismes d’action

- Les héparines: inhibent des facteurs de coagulation.

- Les anti-vitamines K: inhibent le recyclage de la vitamine K, ce qui conduit à la perte de

l’activité enzymatique des enzymes vitamine K dépendants et par conséquence le

ralentissent de la vitesse de la coagulation.

- Les fibrinolytiques : activent la transformation du plasminogène en plasmine qui exerce

une action protéolytique sur la fibrine des caillots et aussi sur le fibrinogène (Facteur I)

circulant pour prévenir le caillot sanguin.

VII.5.2. Substances naturelles anticoagulantes et antiagrégantes

Beaucoup de plantes sont réputées d’êtres pour êtres anticoagulantes, elles sont utulisées

seules ou bien en association avec des médicaments anticoagulants. Le gingembre : inhibe le

facteur d'activation des plaquettes, la camomille inhibe l'agrégation plaquettaire. L’ail est

antiagrégant et fibrinolytique. Le basilic Inhibe l'agrégation plaquettaire induite par l'ADP et

diminue l'activation des plaquettes par la thrombine.

59

Les terpènes

Le Bornéol: Inhibe la mitose des

fibroblastes, donc la formation de la fibrine.

Le β-caryophyllène est un anticoagulant.

Figure 79 : Terpènes anticoagulants

Les polyphénols

• Agissent sur les protéines des

plaquettes sanguines et inhibent les

thrombines (Facteur II).

Le Resvératrol : Inhibe l’agrégation des

plaquettes sanguines. La Quercétine inhibe la

thrombine. L’acide salycilique, la catéchine,

l’acide salicylique et la warfarine sont utilisés

en médecine pour leurs propriétés

anticoagulantes.

Figure 80 : Composés phénoliques

anticoagulants

VII.6. Activité antiglycémiante

VII.6.1. La glycémie

C’est la présence physiologique de glucose dans le sang, elle est quantifiée en mmol /litre

de sang, en mg /dl de sang ou, plus couramment, en g/l de sang. Son taux normal est entre

,0.70 et 1.10g/l. Sa régulation est assurée soit par des hormones (Insuline, glucagon) ou bien

par des organes (Foie, reins, pancréas).

Mécanismes de régulation : en régulant le taux de glucose dans le sang, l’organisme

peut le maintenir dans les normes selon les mécanismes suivants ;

- Stimuler la sécrétion d’insuline ou minimiser son action (action hypo ou

hyperglycémiant).

- L’apport d’éléments nécessaires au fonctionnement des cellules β de langerhans.

- Action sur l’homéostasie du glucose

- Stimulation de la glycogénogenèse ou de la glycogénolyse.

- Inhibition des enzymes digestives (amylase et glucosidase) ce qui réduit la dégradation

des polysaccharides donc une réduction de l’abondance du glucose au niveau intestinal.

60

- Inhibition de l’absorption intestinale du glucose.

VII.6.2. Plantes régulatrices de la glycémie

La Myrtille et le Galéga (légumineuse) ; Stimulent la synthèse et la libération de

l’insuline. Le Figuier de barbarie empêche l’absorption du glucose au niveau intestinal. Le

Melon amer : accélère la consommation du glucose sanguin. Les Racines de

Ginseng normalisent ou suppriment l'hyperglycémie induite par un régime riche en glucides en

augmentent la tolérance au glucose. La Cannelle, la Fenugrec et le Clous de girofle : réduisent

la glycémie et les triglycérides. Le Gingembre : réduit la glycémie à jeun et améliore la

résistance à l'insuline. Le Turméric : a un effet bénéfique sur la glycémie. Le Cumin : peut

diminuer de façon significative le taux aux de sucre dans le sang. La Coriandre et l’Anis : Leurs

graines diminuent la glycémie à jeun,

Terpènes

Les triterpènes, l’Andrographolide

(diterpénoïde) sont des hypoglycémiants qui

interviennent en baissant le taux de glucose

dans le sang.

Le Citronellol protége / évite

l’epuisement l’épuisement des enzymes

hépatiques impliquées dans la glycolyse et la

gluconéogenèse et contrôle ainsi le

métabolisme des glucides dans le foie.

Figure 81 : Terpènes agissant sur le taux de

glycémie

Polyphénols

L’acide aféique, l’acide hydroxybenzoïque, l’acide férulique, la quercétine, la

Naringénine, la Chrysine, l’acide salicylique et l’Epicatéchine interviennent, également, en

baissant le taux de glucose dans le sang.

61

Figure 82 : Composés phénoliques hypoglycémiants

Alcaloïdes

L’acide caféique et l’acide anthranillique inhibent les insulinases et potentialisent l'insuline

administrée simultanément. La Berbérine, la Catharanthine, la Vindoline, l’Harmane, le

Norharmane, le Pinoline, la Trigonelline et les β-carbolines.

Figure 83 : Alcaloïdes hypoglycémiants

62

VII.7. Activité des hormones

VII.7.1. Hormone animale et phytohormone

L’hormone est une substance chimique élaborée par une cellule qui agit spécifiquement

sur une autre cellule appelée cellule-cible par l’intermédiaire d’un récepteur qui la reconnaît

suite à un stimulus. Cependant l’hormone végétale, appelée phytohormone, est différente dans

plusieurs voies, ces différences sont résumées dans le tableau suivant (tableau I);

Hormone animale Phytohormone

Production Organes spécifiques (glandes) Zones de synthèse privilégiées

Liquide véhicule Sang Sève

Site d’action Même organisme Organisme voisin

Nature chimique Protéiques Terpènes, phénols, acides…etc.

Les métabolites secondaires peuvent agir en tant qu’hormones ou sur les hormones

animales.

VII.7.2. Action en tant qu’hormones

Une hormone végétale est une substance chimique organique qui régule la croissance

végétale ou qui intervient dans la communication entre individus végétaux différents. Elles

interviennent dans la stimulation de la germination et la croissance des graines, la stimulation

du développement floral et influencent l'expression du sexe féminin dans chez certaines

plantes.

Les exemples ont été évoqués plus haut ; la Gibbérelline, les brassino stéroïdes et l’acide

abscissique.

VII.7.3. Action sur les hormones

Il ya quelques hormones présentes dans les plantes qui se trouvent aussi chez les humains.

Des hormones telles que la testostérone, l'androstènedione et l'œstrogène se retrouvent en

petites quantités dans des plantes comme les Saules (Salix sp.) et les graines de pommes, des

haricots et du pin.

63

Plantes agissant sur les hormones

Des phyto-œstrogènes trouvés dans l'ail, l'avoine, l'orge, le seigle, le café et le persil ont été

utilisées par les femmes birmanes et thaïlandaises pour induire l'avortement. Certaines de ces

hormones sont des œstrogènes réels, mais d'autres seulement imitent les effets de l'œstrogène

en utilisant d'autres récepteurs cellulaires. Le Gattilier et la Luzerne sont des plantes qui

peuvent réduire les niveaux d’œstrogène. Le Gattilier diminue la prolactine, qui a un effet

direct sur l’œstrogène et la testostérone. La Luzerne améliore l’infertilité par l’abaissement des

niveaux d’œstrogène.

Les œstrogènes sont impliquées dans plusieurs maladies ; cancer du sein, fibromes, kystes, gain

de poids, résistance à l’insuline, dépression, anxiété et problèmes de thyroïde.

L'action œstrogen-like est due à des molécules terpéniques telles que le Sclaréol (diterpène)

de la sauge, de Trans-anéthol du fenouil, le α-Humulène du houblon, le Viridiflorol du

niaouli.

La Silybine (flavonoide): ses groupes

hydroxyle de l'aglycone se positionnent dans

l'espace comme ceux d'un œstrogène. Les

flavonoïdes pourraient être capables d'agir

aussi comme hormones de croissance chez les

animaux. Les flavonoïdes peuvent également

présenter un effet oestrogénique

Figure 84 : La Silybine

Les plantes à action progestérone-like marjolaine, mélisse, romarin, serpolet, thym et

verveine, bourrache, consoude, gattilier, gingembre, sarriette, pollen et ortie.

La Dopamine (alcaloïde) est une neuro-

hormone aussi produite par l'hypothalamus. Sa

principale fonction hormonale est d'inhiber la

libération de prolactine par le lobe antérieur de

l'hypophyse.

64

Figure 85 : La Dopamine

65

VII.8. Activités biologiques des anticorps et complément

Les anticorps (immunoglobulines) sont les agents solubles de l’immunité humorale

spécifique d’antigène. Les anticorps sont sécrétés par des cellules dérivées des lymphocytes B :

les plasmocytes.

VII.8.1. Fonctions des anticorps

- Réactions de neutralisation des toxines bactériennes

- Inhibition de l’adhésion bactérienne aux surfaces cellulaires

- Blocage de l’infectiosité des virus : Liaison à l'antigène

- Interactions entre anticorps et cellules dans la réponse humorale

- Activation du complément

- Activation de cellules immunocompétentes

VII.8.2. Le système du Complément

Le système du Complément est un des mécanismes de défense contre les infections des

plus anciens dans l’évolution. Il intervient non seulement dans la destruction des agents

infectieux et dans l’élimination des complexes immuns, mais aussi dans le contrôle des

réponses inflammatoires et la modulation des réponses immunes spécifiques.

La lyse de cellules ou de bactéries par des anticorps nécessite une action «complémentaire» du

sérum. Cette activité du sérum est due à un groupe de protéases appelées composantes du

complément.

VII.8.3. Rôle des produits naturels issus des plantes sur le système immunitaire

En agissant comme des antimicrobiens, des antioxydants, des anti-inflammatoires, des

anti-coagulants…etc., les substances naturelles issues des plantes renforcent le système

immunitaire. Cela veut dire l’augmentation de performances générales de l’organisme. C’est un

rôle indirect.

Les extraits de graines de Nigella sativa (Figure 86) présentent in vitro des propriétés

immuno-potentialisatrices des lymphocytes T humains, les graines activent la sécrétion d’IL-3

et augmentent la production de l’IL-1 par les lymphocytes T, ce qui indique un effet stimulateur

sur les macrophages. Les graines stimulent la prolifération des macrophages et des

lymphocytes T4.

Le D-limonène possède des propriétés immuno-modulatrices, il augmente la production

totale d'anticorps, la densité en nombre et en qualité cellulaire de la moelle osseuse chez la

souris, et augmente le taux de l'activité phagocytaire des macrophages alvéolaires chez les rats.

66

Le D-limonène peut soit supprimer ou améliorer la prolifération des lymphocytes et les

réponses spécifiques des anticorps chez les souris. De plus, le traitement au D-limonène

augmente l'activité phagocytaire et l'activité microbicide des macrophages chez les souris

porteuses de lymphomes. Des études in vitro montrent que le D-limonène supprime la

production induite par lipopolysaccharides de l'oxyde nitrique, de la prostaglandine E2 et des

cytokines pro-inflammatoires par macrophages; tandis que l'acide perillique inhibe la

production d’IL-2 induite par la kinase Ras/MAP par des lymphocytes T humains purifiés.

Le Lawsonone agit comme un immuno-suppresseur efficace en inhibant spécifiquement la

prolifération des lymphocytes T et B. Son effet sur les médiateurs libérés par les macrophages

induits par le LPS suggère qu'il agit comme un puissant inhibiteur de la production de cytokine

pro-inflammatoire induite par le LPS (IL-1 et IL-6) dans les macrophages. Le Lawsonone est

un candidat potentiel pour une activité immuno-suppressive et anti-inflammatoire. Ces résultats

préliminaires présentés peuvent être à travers la régulation à la baisse des médiateurs

anticancéreux. De plus, Un effet inhibiteur sur la population de cellules CD4, CD8 et CD19

spléniques suggère des applications immuno-pharmacologiques pour modifier le système

immunitaire au cours de diverses maladies.

Figure 86 : A gauche la molécule du Limonène, à droite N. sativa

67

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