Notions sur la biosynthèse des substances naturelles

Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études

Description du genre Lepidium

Les plantes de ce genre sont des herbes annuelles ou vivaces ayant des feuilles simples ou divisées. Elles possèdent des grappes terminales ou axillaires, corymbiformes et sans bractées, à nombreuses petites fleurs blanche, rose ou violacée. Elles sont aussi caractérisées par la silicule déhiscente, à loge renfermant une ou deux graines.

Le genre Lepidium est largement répandu à travers le monde en environ 175 espèces. Les Lepidium sont anciennement employés comme antidote de la rage d’où son nom vernaculaire « Passerage ».

Description de l’espèce Lepidium africanum

Description botanique

Le Lepidium africanum est une herbe annuelle ou vivace. Leurs tiges sont solitaires ou nombreuses et présentent une hauteur de 20 à 75 cm. Leur feuille possède des aspects différents : les feuilles basales sont pétiolées, dentelées et assez évanescentes, 2 à 8 cm de longueur. Les feuilles caulinaires sont linéaires lancéolés, dentelées et atteignant 6 cm de long. Le Lepidum africanum comporte des grappes terminales à nombreuses fleurs minces verdâtres et qui peuvent atteindre 15 cm de long. Les sépales verts à marge membraneuse se présentent sous forme ovale et possèdent 0,6 à 0,8 mm de long. Les pétales peuvent être absents ou atteindre une longueur de 0,5 mm avec une couleur blanche, linéaires ou étroitement spatuliformes. L’androcée comporte 2 étamines. Les silicules sont elliptiques à ovales et les graines possèdent une couleur brune ou rougeâtre claire.

Répartition géographique

Dans le monde

Lepidium africanum est une espèce native de l’Afrique du sud et de l’Afrique Orientale. Il est introduit à travers le monde et précisément en Inde, en Australie et à Madagascar.

A Madagascar

A Madagascar, on le rencontre dans les Hautes Terres.

Utilisations thérapeutiques

Une enquête éthno-botanique dans la commune d’Anjeva a permis d’évaluer que le Lepidium africanum est utilisé pour soigner les plaies et le Tinea vercicolor.

En Afrique, les feuilles sont utilisées en médecine traditionnelle pour traiter la toux, la bronchite et le mal de gorge. Concernant les graines, elles sont à leur tour ajoutées à la nourriture pour le traitement d’ulcères de l’estomac. [10]

Autre utilisation

La partie séchée de L. africanum est aussi employée par les fleuristes d’Antananarivo comme fleur de décoration, sous l’appellation de ‘‘Tilasipy’’.

Etudes antérieures réalisées sur quelques espèces du genre Lepidium

Lepidium sativum

Etudes des feuilles, partie aérienne, tige et racine

Les études faites par J. Agarwal et D.L. Verma (2011) sur la partie aérienne de Lepidium sativum de l’Inde ont permis l’évaluation de l’activité antioxydante de la plante et l’isolation des flavonols glycosides à partir de la fraction polaire n-butanolique. La chromatographie sur séphadex du résidu de la fraction du n-Butanol a donné trois fractions I, II et III qui ont donné les valeurs d’IC50 respectivement 5.04 ± 0.40 μg/mL ; 12.05 ± 0.17 μg/mL et 13.06 ± 0.05 μg/mL après les essais de piegeage des radicaux libres DPPH. Les trois flavonols glycosides notamment isorhamnetin–3–0– glucosyl(12)–glucophyranoside–7–0–β–D–glucopyranoside ; kaempferol–3–0–β– glucosyl–(12)–β–glucopyranoside–7–O–β–glucoyranoside et quercetin–3–O–β– glucosyl(12)–glucopyranoside–7–O–β–D–glucopyranosides ont pu être isolés à partir de la fraction I la plus active. [11]

Iqbal et al (2012) ont aussi étudié les feuilles, les tiges et les racines de L. sativum de Pakistan. Ils ont réalisé le screening phytochimique de la plante et ont détecté la présence de flavonoïdes, saponines, anthraquinones, terpenoïdes, tanins et glycosides cardiaques. Ils ont également réalisé un partage par solvant à polarité croissante dont l’hexane, le chloroforme, l’acétate d’éthyle et l’eau des extraits brut méthanolique de ces parties. L’analyse de l’activité antimicrobienne par la méthode de diffusion sur disque a donné des résultats positifs contre les souches citées : Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Salmonella typhi. [12]

Et en 2014, Laith A.H Alobaidi a reporté l’activité anticancéreuse de l’extrait aqueux des feuilles de L. sativum de l’Irak sur la cellule Squamous Cell Carcinoma (CAL-27) Cell Lines. [13]

Etudes sur les graines

Les études faites par S.I.Y.Adam et al (2011) ont pu démontrer l’activité antimicrobienne de graines de L. sativum contre plusieures souches. Ils ont soutiré successivement des extraits d’éther de pétrole, de méthanol et aqueux et ont trouvé une activité plus importante pour l’extrait de l’éther de pétrole. Les diamètres des zones d’inhibition des souches pour une concentration de l’extrait à 2,5% sont 25 mm pour Escherichia coli, 26 mm pour Klebsiella pneumoniae, 21 mm pour Proteus vulgaris, 18 mm pour Pseudomonas aeruginosa, 25 mm pour Staphylococcus aureus et 32 mm pour Candida albicans. [14]

Solomon Girmay dans son ouvrage “Isolation and characterization of antimicrobial compounds from seed extract of fetto (Lepidium sativium) herb” (2013) a détecté la présence de flavonoïdes, terpènoïdes, stéroïdes, carbohydrates, glycosides, saponines et tannins dans l’extrait d’un mélange de solvant CHCl3/MeOH (1:4). A partir de ce dernier ont été isolés deux composés (étiquetés comme LS-10 et LS-20) par purification (chromatographie sur colonne et caractérisation par IR et RMN). Ces composés présentent une activité vis-à-vis des deux souches bactériennes Staphylococcus aureus, Escherichia coli et de la souche fongique Fusarium solani dont les diamètres de la zone d’inhibition des souches sont respectivement 11,47 ± 0,60 mm ; 11,17 ± 0,68 mm ; 11,25 ± 0,47 mm pour LS-10 et 11,73 ± 0,64 mm ; 11,27 ± 0,80 mm ; 11,70 ± 0,40 mm pour LS-20. [3]

Solomon B. Girmay et A. D. Boru (2014) ont réussi à trouver une meilleure activité en utilisant un mélange volume à volume de CHCl3 et MeOH. Les diamètres de la zone d’inhibition ont augmenté selon les valeurs suivantes : 17,43 ± 0,65 mm pour Staphylococcus aureus ; 12,13 ± 0,60 mm pour Escherichia coli et 14,83 ± 0,35 mm pour Fusarium solani. Leur étude a aussi reporté une activité vis-à-vis de Bacilus Subtillis (16,17 ± 0,27 mm) et Salmonella typhi (11,35 ± 0,25 mm).

L’analyse phytochimique de L. Sativum de l’Inde par R.E. George et al (2015) a démontré la présence de flavonoïdes, alcaloïdes, composés phénoliques, saponosides, stéroïdes et terpènoïdes dans l’extrait méthanolique de graines de L. Sativum. Ils ont aussi évalué l’activité antifongique de l’extrait et a trouvé une CMI de 90 mg/mL pour la souche Candida albicans. [15] K. Chatoui et al (2016) ont détecté la présence de flavonoïdes, alcaloïdes, tanins, stérols, polyterpènes et saponosides dans l’extrait méthanolique de L. Sativum lors de l’étude de l’activité antioxydante et antibactérienne de L. Sativum de Maroc. L’évaluation de l’activité antioxydante par piégeage des radicaux libres DPPH a donné une valeur de l’IC50 des extraits MeOH à 925.22 ± 0,02 ppm. [16]

Lepidium meyenii

Manuel Sandavol et al (2001) ont étudiés l’activité antioxydante de Lepidium meyenii et ont trouvé une valeur d’IC50 à 0,61 mg/mL après l’essai de piégeage des radicaux libres DPPH. L’analyse de la présence de flavonols par HPLC a révélé que la plante contient des Catéchines à une concentration de 2,5 mg/g de plante. [17]

Quatre alcaloïdes, dont les structures sont encore non identifiées, ont été trouvés dans le Lepidium meyenii en 1961. L’étude faite par Chacon de Popovici a confirmé que ces alcaloïdes sont les composants actifs de Lepidium meyenii. Ils sont été prochainement identifiés comme acide (1R,3S)-1-methyltetrahydro-β-carboline-3-oique, 1,2-dihydro-N-hydroxypyridine nommé « macaridine » et deux imidazole alcaloïdes 1,3-dibenzyl-4,5-dimethylimidazolium chloride nommé « lepidilin A » et 1,3-dibenzyl-2,4,5-trimethylimidazolium chloride nommé « lepidilin B ». [18] J.D.V. MENDOZA et al (2014) ont montré l’activité antivirale de l’extrait méthanolique des racines de Lepidium meyenii du Pérou contre les virus humains Grippe-A et Grippe-B et ont trouvé une valeur de IC50 de 5,4 mg/mL et 7,69 mg/mL respectivement. [19]

Conclusion : Ces résultats bibliographiques recueillis à propos des activités biologiques avérées des espèces L. sativum et L. meyenii nous ont incités à aborder en conséquence les études scientifiques sur les activités biologiques antimicrobiennes et antioxydantes de l’espèce Lepidium africanum poussant localement comme mauvaises herbes dans les champs de culture et dans les jardins.

LES METABOLITES SECONDAIRES

Notions sur la biosynthèse des substances naturelles

Tous les organismes sont constitués de matières organiques. Particulièrement pour les végétaux, grâce à la photosynthèse, ils forment les matières organiques à partir des composés inorganiques. En effet, ces derniers entrent dans le métabolisme de la plante de façon à ce que : le dioxyde de carbone de l’air soit absorbé par les feuilles tandis que par les racines sont absorbés l’eau et les éléments inorganiques du sol. L’énergie lumineuse est convertie en énergie chimique qui fixe le CO2 et permet ainsi de synthétiser des composés organiques riches en énergie.

Les substances d’origine végétale sont divisées en deux grandes classes : les métabolites primaires et les métabolites secondaires.

Les métabolites primaires

Les métabolites primaires ou métabolites fondamentales sont des molécules indispensables à la vie des plantes, ils sont impliqués directement dans la croissance, le développement et la reproduction normale d’un organisme ou d’une cellule végétale. Ce sont les acides aminés, les lipides, les carbohydrates, les celluloses, les amidons, etc.

Les métabolites secondaires

Les métabolites secondaires sont des dérivés des métabolites primaires. Depuis longtemps, ils sont considérés comme non indispensables à la vie des plantes. En fait, ils sont responsables des fonctions périphériques indirectement essentielles. Néanmoins, les diverses activités biologiques des plantes reviennent aux métabolites secondaires.

Les métabolites secondaires peuvent être catégorisés classiquement en trois grands groupes renfermant chacun une diversité de composés bioactives :

 les composés phénoliques

 les terpènoïdes et les stéroïdes

 les alcaloïdes

En outre, les plantes renferment des hétérosides, composés formés par une liaison osidique entre un sucre et une molécule non osidique appelée génine ou aglycone, appartenant généralement aux classes citées précédemment. Selon la nature de cette liaison, on distingue :

 Les O-hétérosides dans lesquels la liaison glycosidique ose-génine est réalisée par un atome d’oxygène c’est-à-dire de ceux dont l’aglycone comportera au moins un groupe hydroxyle alcoolique ou phénolique.

 Les N-hétérosides dont la liaison glycosidique implique un groupe azoté de la génine.

 Les C-hétérosides qui incluent directement une liaison C-C dans la liaison ose-aglycone.

 Les S-hétérosides, analogues soufrés des O-hétérosides.

Les hétérosides présentent les caractères communs de se décomposer sous l’influence des acides forts. Ainsi, l’hydrolyse acide totale sépare complètement la génine du sucre. De plus, la génine est parfois plus active que l‘hétéroside.

Les composés phénoliques

Les composés phénoliques ou polyphénols sont des métabolites secondaires d’un poids moléculaire élevé, constituant une famille de molécules largement répandue dans le règne végétal.

Leur structure chimique est caractérisée par un ou plusieurs noyaux aromatiques hydroxylés. Le groupement hydroxyle peut être libre ou engagé dans une fonction ester, éther ou hétéroside.

Unité de base de polyphénol : le Phénol

Les polyphénols sont classés en différents groupes. Le nombre de noyaux aromatiques qui les composent et des substitutions qui relient ces noyaux désignent à quelle classe le composé appartient. Parmi ces classes figurent les coumarines, les flavonoïdes, les tannins, les quinones, etc.

Les coumarines

Les coumarines ou 2H-1-benzopyran-2-ones, selon la nomenclature internationale, sont des lactones des acides 2-hydroxy-Z-cinnamiques. Elles permettent aux plantes de lutter contre les infections causées par des champignons ou des bactéries.

Squelette de base des coumarines

Elles sont groupées en cinq catégories par la nature des substituants sur leurs structures. La substitution se fait ordinairement en C-7 par un hydroxyle et rarement sur les six positions disponibles. Ces hydroxyles peuvent être méthylés ou engagés dans une liaison hétérosidique.

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela chatpfe.com propose le téléchargement des modèles complet de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : GENERALITES BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA PLANTE
I.1. Présentation botanique de la plante [1] [2] [3] [4]
I.2. Description de la famille BRASSICACEAE [5] [6] [7]
I.3. Description du genre Lepidium [5] [8]
I.4. Description de l’espèce Lepidium africanum
I.5. Etudes antérieures réalisées sur quelques espèces du genre Lepidium
CHAPITRE II : LES METABOLITES SECONDAIRES
II.1. Notions sur la biosynthèse des substances naturelles
II.2. Les composés phénoliques [21] [23] [24] [25]
II.3. Les terpénoïdes et les stéroïdes [21] [23] [25]
II.4. Les alcaloïdes [21] [23] [25]
CHAPITRE III : METHODE D’EXTRACTION
III.1. Extraction solide-liquide [32] [34] [35] [34]
III.2. Extraction liquide-liquide [39]
CHAPITRE IV : METHODES CHROMATOGRAPHIQUES
IV.1. Définition [38]
IV.2. La chromatographie d’adsorption [39]
CHAPITRE V: ANALYSES DES ACTIVITES BIOLOGIQUES
V.1. Notions sur les activités antimicrobiennes
V.2. Notion sur l’activité antioxydante
DEUXIEME PARTIE : MATERIELS ET METHODES
CHAPITRE VI : MATERIELS VEGETAL ET TECHNIQUES
VI.1. Matériel végétal
VI.2. Matériels techniques
CHAPITRE VII : EXTRACTION ET IDENTIFICATION DES METABOLITES SECONDAIRES
VII.1. Extraction des extraits bruts méthanoliques
VII.2. Screening phytochimique des extraits bruts
CHAPITRE VIII: ETUDE BIOLOGIQUE DES DIVERS EXTRAITS ET FRACTIONS 45
VIII.1. Evaluation de l’activité antibactérienne
VIII.2. Evaluation de l’activité antioxydante
CHAPITRE IX : PARTITION DES EXTRAITS AUX SOLVANTS ORGANIQUES ET SCREENING PHYTOCHIMIQUE DE L’EXTRAIT PARTAGE ACTIF
IX.1. Partition des extraits aux solvants organiques
IX.2. Screening phytochimique de l’extrait actif
CHAPITRE X: FRACTIONNEMENT SUR COLONNE CHROMATOGRAPHIQUE ET PAR CCM PREPARATIVE DE L’EXTRAIT ACTIF
X.1. Principe
X.2. Mise au point du système de solvant
X.3. Chromatographie sur colonne à gel de silice
X.4. CCM préparative de l’extrait
TROISIEME PARTIE : RESULTATS ET DISCUSSIONS
CHAPITRE XI: RESULTATS DE L’EXTRACTION ET IDENTIFICATION DES METABOLITES SECONDAIRES
XI.1. Résultats des extractions méthanoliques
XI.2. Résultats des screening phytochimiques
CHAPITRE XII : RESULTATS DES TESTS BIOLOGIQUES DES EXTRAITS BRUTS
XII.1. Résultat des tests antibactériens des extraits bruts
XII.2. Résultats de l’évaluation de l’activité antioxydante des extraits bruts
CHAPITRE XIII: RESULTATS DES PARTAGES DES METABOLITES SECONDAIRES
XIII.1. Extraction des feuilles
XIII.2. Extraction des graines
XIII.3. Résultat du screening phytochimique de l’extrait DCM des graines
CHAPITRE XIV : RESULTATS DU FRACTIONNEMENT SUR COLONNE CHROMATOGRAPHIQUE ET PAR CCM PREPARATIVE DE L’EXTRAIT DCM DES GRAINES
XIV.1. Résultat de la mise au point du système de solvant
XIV.2. Résultat du fractionnement par chromatographie sur colonne à gel de silice79
XIV.3. Résultats d’isolement des composés à activité antioxydante par CCM préparative
CONCLUSION GENERALE
ANNEXES