Soutenance mémoire
Environ 70% des cultures mondiales utilisées directement pour la consommation humaine dépendent des insectes pollinisateurs (Gallai et al., 2008). Parmi ces derniers, les abeilles domestiques, Apis mellifera (Hymenoptera; Apidae) constituent un maillon essentiel de la chaîne qui contribue à maintenir les écosystèmes (Straub, 2007). Elles jouent un rôle primordial dans les diverses phases de la vie de nombreuses espèces végétales et animales. Si les abeilles disparaissaient, diverses plantes ne pourraient plus se reproduire et disparaîtraient. Leur absence engendrerait la perte de nombreuses espèces animales dont l’homme se nourrit. En effet, les abeilles, présentent de multiples intérêts dont la pollinisation de nombreux végétaux (Gallai et al., 2009; Rader et al., 2009; Moritz et al., 2010), le maintien de la diversité génétique (Anderson et al. 2011; Krupke et al., 2012), ainsi que la production du miel, de la propolis, de la gelée royale, du pollen et de la cire. Ces produits de la ruche sont connus non seulement pour leur importance économique grâce à leur commercialisation mais aussi pour leurs effets bénéfiques sur la santé (Bogdanov, 2006).
Parmi les produits de la ruche, le miel résulte de la transformation du nectar des plantes ou du miellat des insectes prélevé par les butineuses et sa transformation dans leurs jabots sous l’action de ferments et d’enzymes présents dans leur tube digestif. Le saccharose du nectar va ainsi se transformer en différents sucres dont le glucose et le fructose. De retour à la ruche, les butineuses vont transférer par trophallaxie leurs récoltes aux abeilles qui, par régurgitations successives d’une abeille à une autre, vont terminer la transformation amorcée, avant d’aller dégorger dans les alvéoles de cire. Lors de ce processus, la teneur en eau s’amenuise et parallèlement le liquide s’enrichit en sucs gastriques et en enzymes salivaires. La chaleur de la ruche et la ventilation par les abeilles vont aboutir à une concentration de la solution sucrée obtenue d’environ 80% de sucre pour un peu moins de 18% d’eau (Clément, 2002). Une fois la teneur en eau inférieure à vingt pour cent, l’alvéole est operculée. Le miel est alors constitué en majorité de sucres principalement d’hexoses (Jacobsen, 2009; Recrosio, 2010). La propolis, un autre produit de la ruche, est une substance résineuse et gommeuse de consistance visqueuse, recueillie par les abeilles sur certaines parties (bourgeons et écorces essentiellement) des végétaux (Challem, 1995; Ghisalberti, 1979; Kujumgiev et al., 1999; Park et al., 1999). La résine récoltée, mélangée à la cire et aux enzymes de la salive est transformée en propolis par les ouvrières (Lognon, 2009; Lotti et al., 2010). La propolis est utilisée pour réparer les fissures et combler les interstices de la ruche (Challem, 1995; Ghisalberti, 1979; Valcic et al., 1999; Spürgin, 2008). Son effet bactéricide et fongicide est utilisé pour désinfecter les alvéoles avant le dépôt des œufs, du miel ou du pollen et protéger la ruche des infections et des parasites (Burdock, 1998; Sforcin & Bankova, 2011). Généralement la propolis se compose de cire (30%), de résine (50%), des huiles essentielles et aromatiques (5%) et de pollen (5%) ainsi que divers composés organiques, essentiellement phénoliques (Kalogeropoulos et al., 2009; Lotti et al., 2010; Tylkowski et al., 2010).
Le miel peut exercer plusieurs effets positifs sur la santé tels que des effets gastroprotecteurs (Belostotskiĭ et al., 2009), hépatoprotecteurs (Al-Waili, 2004), hypoglycémiques (Ansorge et al., 2003), énergétiques et nutritionnels (Domerego et al., 2009), antioxydants (Wahdan, 1998; Al-Mammary et al., 2002; Blasa et al., 2006; Cooper, 2007; Van Den Berg et al., 2008; Hegazi et al., 2009; Rodriguez-Malaver et al., 2009; Tomczak, 2010), antifongiques (Wahdan, 1998; Al-Waili, 2005; Koç et al., 2011) et anti-inflammatoires (Schreck et al.,1991; Van Den Berg et al., 2008; Molan, 2009; Tomczak, 2010). Le miel a également des actions immunostimulatrices et anticancéreuses (Orsolić et al., 2003; Attia et al., 2008), cicatrisantes (Iftikhar et al., 2010; Tomczak, 2010; Al-Waili et al., 2011) et antibactériennes (Recrosio, 2010). La propolis présente également plusieurs propriétés biologiques, antifongiques (Kujumgiev et al.,1999; Ozcan et al., 2004; QuinteroMora et al., 2008; Koç et al., 2011), anti-inflammatoires (Dobrowolski et al., 1991; Hu et al., 2005; Sosa, 2007; Donadieu, 2008), cicatrisantes (Perri de Carvalho et al.,1991; Gabrys, 1986; Domerego et al., 2009; Pessolato et al., 2011) et immunomodulatrices (Dimov et al.,1992; Simões et al., 2004; Orsatti & Sforcin, 2011), antioxydantes (Shimizu et al.,2004; Nakajima et al., 2009; Yang et al., 2011), anticancéreuses (Song et al., 2002; Ahn et al., 2009; Chikaraishi et al., 2010; Cavalcante et al., 2011; Chen et al., 2011; Umthong et al., 2011), antivirales (Shimizu et al., 2011), antiparasitaires (Abdel-Fattah & Nada 2007; Monzote et al., 2011) et antibactériennes (Grange & Davey, 1990; Wu-yuan et al., 1990; Bankova et al., 1996; Santos et al., 2002; Koru et al., 2007; Boukraâ & Sulaiman, 2009; Domerego et al., 2009; Trusheva et al., 2010; Kim et al., 2011; Orsi et al.,2011; Ramanauskienè & Inkènienè, 2011).
Le miel et la propolis, en raison de leur propriété antibactérienne, constituent des alternatives intéressantes dans la technologie alimentaire (Erkmen, 2008; El-Bassiony et al., 2012). Beaucoup de micro-organismes pathogènes (Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli, et Pseudomonas aeruginosa) ont été rapportés comme agents responsables des intoxications alimentaires (Erkmen, 2008; EL-Bassiony et al, 2012). Avec le développement de la résistance bactérienne aux antibiotiques (Levy, 2002; Levy & Marshall., 2004), la recherche de nouvelles molécules plus efficaces s’impose et on s’oriente vers de nouvelles sources comme les produits naturels (Erkmen, 2008).
Plusieurs études ont été menées pour déterminer la composition chimique de la propolis et du miel. Divers composés phénoliques ont été identifiés. Ces derniers sont reconnus comme étant parmi les principaux responsables de l’activité antioxydante et antibactérienne du miel (Yao et al., 2003; Uthurry et al., 2011) et de la propolis (Pepeljnjak et al., 1985; Walker & Crane, 1987). Les composés phénoliques constituent une famille de molécules organiques largement présentes dans le règne végétal. On les retrouve dans les plantes, depuis les racines jusqu’aux fruits. Ce sont des métabolites secondaires produits par les plantes et participent à la défense des plantes contre les invasions microbiennes et les agressions environnementales (Jussi-Pekka, 2001). La présence et les concentrations des composés phénoliques dans le miel peuvent varier selon la source florale, les conditions géographiques et climatiques (Gheldof & Engeseth, 2002; Socha et al., 2009; Tsiapara et al., 2009). De même, la spécificité de la végétation locale est responsable de la composition chimique de la propolis collectée par les abeilles au niveau de leurs différents écosystèmes (Bankova, 2005).
L’augmentation de la pression environnementale et anthropique à laquelle sont exposées les populations d’abeilles domestiques est soupçonnée d’être à la base de leur déclin à l’échelle mondiale (Beismeijer et al., 2006; Oldroyd, 2007; ; Paxton, 2007 ; Stokstad, 2007; Grixti et al., 2009; vanEngelsdorp et al., 2009; Ratnieks & Carreck, 2010; Whitehorn et al., 2012). Divers facteurs tels que les prédateurs, les pathogènes, les parasites, les résidus des pesticides, la perte de la diversité génétique (Henry et al., 2012; James & Xu, 2012) agissant seuls ou en synergie contribuent à l’affaiblissement et aux mortalités des colonies d’abeilles (vanEngelsdorp et al., 2009; vanEngelsdrop & Meixner, 2010).
Présentation de l’abeille, organisation sociale et technique d’élevage
Présentation de l’abeille
L’abeille algérienne appartenant à la lignée Africaine A est représentée par Apis mellifera intermissa (Buttel-Reepen, 1906) et Apis mellifera sahariensis (Baldensperger, 1924). La race intermissa est la plus répandue et son aire de répartition s’étend sur toute l’Afrique du Nord, du Maroc à la Tunisie (Cornuet et al., 1988; Grissa et al.,1990; Hepburn & Radloff, 1996, Barour et al., 2011; Loucif-Ayad et al., 2014). Sa position systématique est la suivante:
Embranchement: Arthropodes
Sous embranchement : Mandibulates
Classe : Insectes
Sous-classe : Ptérygotes
Ordre : Hyménoptères
Sous-ordre : Apocrites
Section : Aculéates
Famille : Apidés
Genre : Apis
Espèce : Apis mellifera
Sous-espèce : Apis mellifera intermissa (Buttel-Reepen, 1906).
L’abeille domestique A.mellifera est un invertébré de la famille des Apidés, qui possède six pattes et deux paires d’ailes. Elle n’a pas de squelette interne mais dispose d’une enveloppe externe faite de chitine (exosquelette). Son corps comprend trois parties bien distinctes: la tête, le thorax et l’abdomen. Elle possède deux paires d’ailes membraneuses couplées par des crochets, des pièces buccales de type broyeur- lécheur, un cerveau bien développé et une parthénogenèse (Fig.1).
Organisation sociale
La colonie d’abeille est constituée d’une reine, des ouvrières et des faux bourdons (Fig.1). Fort différents sur le plan morphologique comme dans leur espérance de vie, les membres de chaque caste assurent une tache particulière. Au sein de la ruche, aucun individu ne peut vivre seul (Clément, 2009). En fonction de la taille et du stade de développement de la colonie, l’effectif de la population peut varier de 20 000 à 80000 individus, dont une reine, 1000 à 4000 mâles, le reste étant constitué par les ouvrières (Martin, 2001; Le Conte, 2002). Les reines et les ouvrières diploïdes résultent d’œufs fertilisés. La qualité et la quantité de la nourriture donnée aux larves femelles déterminent si une ouvrière ou une reine sera produite (Laidlaw & Page, 1997; Caron, 1999; Le Conte, 2004; Biri, 2010; Wendling, 2012). Les faux bourdons haploïdes dérivent d’œufs infertilisés, par parthénogenèse arrhénotoque, pondus par les reines ou les ouvrières (Caron, 1999). La durée de développement des reines, des faux-bourdons et des ouvrières est de 16, 24 et 21 jours respectivement (Laidlaw & page, 1997; Caron, 1999; Marchenay & Bérard, 2007). Alors que les reines vivent pendant plusieurs années, les ouvrières ont une espérance de vie de 15 à 70 jours pour les abeilles d’été et, 170 à 243 jours pour celles d’hiver (Fluri, 1994). Les mâles dépassent rarement une durée de vie de 60 jours (Page & Peng, 2001).
Technique d’élevage
Les abeilles appartenant à la sous-espèce intermissa sont élevées au niveau d’un rucher situé dans la commune de Dréan, wilaya d’El-Tarf, dans le Nord-Est Algérien (36°42’N, 7°50’E) dans des ruches modernes de types Langstroth (Fig.2). Ces ruches ne font pas l’objet de transhumance et les abeilles ne présentent pas de symptômes pathologiques et ne sont pas traitées avec des pesticides.
Avant les expérimentations, toutes les colonies d’abeilles ont été contrôlées afin d’estimer la densité des populations, la présence du couvain et la présence de nourriture dans chaque ruche afin de sélectionner un lot de 20 ruches homogènes. Trois groupes de ce lot comportant chacun cinq ruches chacun ont été traités avec des acaricides. Le premier groupe a été traité avec le fluvalinate. Les deux autres groupes ont été traités avec l’acide oxalique à 3,5% (Charrière et al., 2004; Schneider et al., 2011) et à 6% (Charrière, 2001). Le groupe témoin constitué de cinq autres ruches n’a subi aucun traitement. Toutes les expérimentations ont été effectuées durant la période de novembredécembre en 2011.
Prélèvement des échantillons de miel et de la propolis, conservation et extraction
Prélèvement et conservation du miel
Le miel operculé a été prélevé, directement sur les cadres des ruches sélectionnées avant et après traitement avec les acaricides à l’aide de seringues stériles. Le miel récolté est conservé dans des flacons stériles opaques à la lumière afin de préserver l’ensemble de ses propriétés antibactériennes. Les flacons sont rangés à l’abri de l’air et de l’humidité afin d’éviter les fermentations. Les échantillons du miel ont été par la suite exposés à des irradiations gamma à 25 Kilo Gray (kGy) afin de stériliser le miel. Cette stérilisation est sans conséquences sur l’activité antibactérienne du miel (Molan & Allen 1996; Tomczak, 2010; Werner & Laccourreye, 2011).
Prélèvement, conservation et extraction de la propolis
La propolis est récoltée avant et après traitement avec les acaricides grâce à une feuille en plastique déposée en haut des cadres au niveau de la ruche (Jean-Prost, 2005; Marchenay & Bérard, 2007; Donadieu, 2008) puis conservée dans des récipients opaques à la lumière. Trente grammes de propolis brute sont coupés en petits morceaux, broyés puis dilués dans 100 ml d’éthanol à 70% (Farnesi et al., 2009). Ce solvant (éthanol à 70%) permet l’extraction d’un maximum de composants biologiquement actifs (Cunha et al. 2004; Medana et al., 2008) et l’obtention d’extraits de propolis sans cire et riches en polyphénols (Gomez-Caravaca et al., 2006). La solution est laissée à macération pendant sept jours, à température ambiante et à l’abri de la lumière. Cette solution est par la suite filtrée (Orsi et al, 2005; Gonsales et al., 2006 ; Muli et al., 2008) et le culot est redilué dans le même solvant renouvelé. Les filtrats sont regroupés et placés au congélateur pendant 24h puis filtrés afin d’enlever toute trace de cire. L’opération est répétée trois fois. Le filtrat final représente l’extrait éthanolique de la propolis (Miorin et al., 2003 ). La solution subit une évaporation réalisée au bain marie à 50 °C (Kartal, 2003). Les résidus obtenus de chaque échantillon sont pesés et une solution mère à 0,1mg/ml (Kartal et al., 2003; Gonsales et al., 2005; Choi et al., 2006) de l’extrait sec de la propolis est préparée.
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Table des matières
INTRODUCTION
I. MATERIEL ET METHODES
1. Présentation de l’abeille, organisation sociale et technique d’élevage
1.1. Présentation de l’abeille
1.2. Organisation sociale
1.3. Technique d’élevage
2. Présentation des acaricides et traitements
2.1. Présentation du fluvalinate
2.2. Présentation de l’acide oxalique
3. Prélèvement des échantillons de miel et de la propolis, conservation et extraction
3.1. Prélèvement et conservation du miel
3.2. Prélèvement, conservation et extraction de la propolis
4. Présentation des souches microbiennes
4.1. Souches microbiennes testées
4.2. Choix des souches microbiennes
5. Mesure des paramètres physico-chimiques du miel
5.1. Mesure de l’hygrométrie du miel
5.2. Mesure du pH
5.3. Mesure de la conductivité électrique
5.4. Mesure de la teneur en cendres
6. Dosage des composés phénoliques du miel et de la propolis
6.1. Principe du dosage
6.2. Dosage des composés phénoliques du miel
6.2.1. Dosage des polyphénols totaux du miel
6.2.2. Dosage des flavonoïdes totaux du miel
6.3. Dosage des composés phénoliques de la propolis
6.3.1. Dosage des polyphénols totaux de la propolis
6.3.2. Dosage des flavonoïdes totaux de la propolis
7. Mesure de l’activité antimicrobienne du miel et de la propolis
7.1. Méthode de la diffusion par disque sur gélose
7.2. Détermination de la concentration minimale inhibitrice du miel et de la propolis
7.2.1. Détermination de la concentration minimale inhibitrice du miel
7.2.2. Détermination de la concentration minimale inhibitrice de la propolis
8. Test de toxicité: application topique de l’acide oxalique sur les abeilles ouvrières
9. Dosages de l’activité enzymatique de la glutathion S-transférase chez les abeilles ouvrières
10. Etude histopathologique de l’intestin moyen des abeilles ouvrières
11. Localisation des régions de prélèvement des échantillons de miel et de la propolis pour l’étude de l’activité antimicrobienne à l’encontre des bactéries pathogènes transmises par les aliments
12. Analyses statistiques
CHAPITRE I: Impact de deux acaricides (fluvalinate et acide oxalique) sur Apis mellifera intermissa
I. RESULTATS
1. Comparaison des paramètres physico-chimiques du miel avant et après traitement aux acaricides
2. Comparaison des composés phénoliques du miel avant et après traitement aux acaricides
2.1. Teneurs en polyphénols totaux du miel
2.2. Teneurs en flavonoïdes totaux du miel
3. Analyse de l’activité antimicrobienne du miel
3.1. Diamètres des zones d’inhibition de la croissance des souches microbiennes
3.2. Concentration minimale inhibitrice du miel
4. Comparaison des composés phénoliques de la propolis avant et après traitement aux acaricides
4.1. Teneurs en polyphénols totaux de la propolis
4.2. Teneurs en flavonoïdes totaux de la propolis
5. Analyse de l’activité antimicrobienne de la propolis
5.1. Diamètres des zones d’inhibition de la croissance des souches microbiennes
5.2. Concentration minimale inhibitrice de la propolis
6. Effet de l’acide oxalique par application topique sur l’activité spécifique de la Glutathion S-Transférase des ouvrières d’A.mellifera intermissa
7. Effet de l’acide oxalique sur l’histopathologie de l’intestin moyen des ouvrières d’A. mellifera intermissa
II. DISCUSSION
CHAPITRE II: Activité antimicrobienne du miel et de la propolis à l’égard des bactéries pathogènes transmises par les aliments
I. RESULTATS
1. Comparaison des paramètres physico-chimiques du miel des différentes régions phytogéographiques
2. Comparaison des teneurs en polyphénols et en flavonoïdes totaux du miel et de la propolis des différentes régions phytogéographiques
3. Analyse de l’activité antimicrobienne du miel et de la propolis des différentes régions phytogéographiques à l’égard des bactéries pathogènes transmises par les aliments
CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
RESUMES
Français
Anglais
Arabe
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES (PRODUCTION SCIENTIFIQUE)
