Faculté des sciences

Phytochemical investigation of plants used in African traditional medicine: "Dioscorea sylvatica" (Dioscoreaceae), "Urginea altissima" (Liliaceae), "Jamesbrittenia fodina" and "Jamesbrittenia elegantissima" (Scrophulariaceae)

Cogne, Anne-Laure ; Hostettmann, Kurt (Dir.)

Thèse de doctorat : Université de Lausanne : 2002.

Les plantes médicinales représentent la seule source de médicaments pour près de 90 % de la population de certains pays d’Afrique. Le savoir-faire des guérisseurs traditionnels, d’une valeur inestimable, représente un point de départ pour l’investigation pharmacologique et phytochimique de ces médicaments naturels. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes dans un premier temps... Plus

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    Résumé
    Les plantes médicinales représentent la seule source de médicaments pour près de 90 % de la population de certains pays d’Afrique. Le savoir-faire des guérisseurs traditionnels, d’une valeur inestimable, représente un point de départ pour l’investigation pharmacologique et phytochimique de ces médicaments naturels. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes dans un premier temps intéressés à valider l’utilisation en médecine traditionnelle de deux plantes, Diuscorea sylvatica (Dioscoreaceae) et Urginea altissima (Liliaceae), qui produisent, lorsqu’elles sont frottées sur la peau, une inflammation et des démangeaisons. Ces réactions cutanées ont pu être expliquées, au moins en partie, par la présence d’aiguilles acérées d’oxalate de calcium dans les organes souterrains. Ces microtraumatismes répétés de l’épiderme risquent de provoquer, lors d’une utilisation prolongée, des lésions granulomateuses. L’histamine n’a pas été détectée, mais d’autres substances pourraient être impliquées dans le processus inflammatoire. La seconde partie de ce travail a consisté en la détection, l’isolement et la caractérisation de nouveaux composés naturels présentant un intérêt thérapeutique potentiel. 70 extraits provenant de 28 plantes supérieures du Zimbabwe ont été soumis à un criblage chimique et biologique. Les extraits méthanoliques des parties aériennes de Jamesbrittenia fodina et J. elegantissima (Scrophulariaceae) ont été sélectionnés sur la base de leurs nombreuses activités. Le fractionnement guidé par l’activité de J. fudina a permis l’isolement des saponines A et B, responsables des activités antifongique, antibactérienne et molluscicide de l’extrait. De plus, les deux saponines ont montré une activité équivalente en tant qu’inhibiteurs de l’acétylcholinestérase, propriété encore non décrite pour cette classe de composés. Une analyse LC/uv/MS de l’extrait a permis d’attribuer l’activité antiradicalaire au verbascoside, un dérivé du phenylpropane; cette analyse a de plus montré la présence d’une série de dérivés de l’acide cinnamique, dont l’isolement a été entrepris. Deux problèmes d’instabilité sont apparus, empêchant l’isolement des composés par des méthodes chromatographiques de pointe, en dépit de très bonnes conditions de séparations. Des analyses LC/’H-NMR combinées à des analyses RMN classiques des mélanges ont permis d’attribuer ces instabilités d’une part à une isomérisation cis/trans induite par la lumière, et d’autre part à une transacylation du groupe cinnamoyl sur une unité de sucre. Ceci a permis l’identification de 12 esters cinnamiques d’iridoïdes, dont 8 nouveaux produits naturels. Ces dérivés présentent un intérêt thérapeutique, car des composés similaires ont montré des propriétés anti-inflammatoires significatives dans différents modèles in vivo. Deux flavanones ont aussi été isolées de l’extrait. Cette classe de composés n’a jamais été rapportée chez un membre des Scrophulariaceae. Une analyse LC/UV/MS comparative des extraits polaires des deux espèces, J. fodina et J. elegantissima, a été effectuée pour détecter la présence éventuelle de compos.és communs. Les saponines A et B et le verbascoside ont été identifiés dans l’extrait de J. elegantissima. Trois flavonoïdes ont de plus été isolés de ce dernier par CPC et HPLC semi-préparative.
    Summary
    In certain African countries, medicinal plants represent the unique source of to 90% of the population. The knowledge of traditional healers represents a basis for the pharmacological and phytochemical investigation of these natural medicines. This work first focused on the validation of use of two plants frequently employed in traditional medicine, Dioscorea sylvatica (Dioscoreaceae) and Urginea altissimu (Liliaceae), which produce mild inflammation and itching when rubbed on the skin. These cutaneous reactions were shown to be due, at least in part, to the presence of sharp needles of calcium oxalate, implying the risk of granulomatous lesions following a long term use. Histamine was not detected, but other compounds could be involved in the inflammatory process. The second part of this work consisted of the detection, isolation and characterisation of new natural compounds of potential therapeutic interest from African plants. Seventy extracts obtained from 28 higher plants of Zimbabwe were submitted to a chemical and biological screening. The methanol extracts of the whole plants of Jamesbrittenia fodina and J. elegantissima (Scrophulariaceae) were selected for their various activities. An activity-guided fractionation of J. fodina led to the isolation of the saponins A and B, responsible for the antifungal, antibacterial and molluscicidal properties. Both saponins were equally active as inhibitors of acetylcholinesterase, a property that has, to our knowledge, never been described for this class of compounds. A LC/UV/MS analysis of the extract allowed the identification of verbascoside as the product with radical scavenging activity, and indicated the presence of a series of potentially interesting cinnamic acid derivatives. Two types of instability problems occurred in the course of their isolation, as some compounds could not be separated despite very good chromatographic conditions. LC/'H-NMR analyses combined with in-mixture NMR analyses enabled the attribution of the cause of the instability in one case to a cidtrans light-induced isomerisation, and in the other case to a transacylation of the cinnamoyl moiety on a sugar residue. These problems of instability have not been the object of previous studies. 12 cinnamic iridoid esters could be characterised, 8 of these being new natural compounds. Several similar substances have displayed significant anti-inflammatory properties in different in vivo models, suggesting a therapeutic interest for these new derivatives. Two flavanones were isolated from the same extract. This class of compound has not been previously reported from species of the Scrophulariaceae family. A comparative LCAJVNS study of the polar extracts of the two species J. elegantissima and J. fodina was performed in order to detect possible common compounds. Saponins A and B and verbascoside were thus identified in .J. elegantissima. Moreover, three supplementary flavonoids were isolated from J. elegantissima..