Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Phytochimie : Toulouse, INPT : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 134 réf.

La pharmacognosie, science multidisciplinaire étudiant les produits naturels, n'a eu de cesse de s'adapter et d'évoluer parallèlement aux autres disciplines, en particulier les techniques d'analyse chimique et les technologies de l'information. De nouvelles approches complémentaires, comme la pharmacognosie inverse allant des molécules vers les organismes sources, un cheminement en sens inverse de la pharmacognosie, ont été développées. Les données nécessaires à ces études n'ont jamais été aussi nombreuses et hétérogènes. Molécules, activités, cibles, organismes sources et leurs usages traditionnels, sont autant d'informations essentielles à la pharmacognosie. Le but de cette thèse a été de développer une plateforme informatique, regroupant toutes ces informations diverses au sein d'une vaste base de données, accompagnée d'une interface web dédiée et d'outils de chémoinformatique et de fouille de données. Parallèlement, un enrichissement constant de cette base a été réalisé. Cette plateforme permet de rechercher et de consulter les informations, mais également de les croiser afin d'en faire émerger de nouvelles connaissances. Réellement optimisée pour la pharmacognosie, elle simplifie et améliore l'étude des produits naturels en permettant une approche sur de multiples niveaux (ethnopharmacologie, botanique, chimie), offrant de nouvelles possibilités d'interaction entre les données de ces différents domaines comme l'organism hopping (sauts entre organismes), une approche originale de comparaison des organismes selon leurs profils chimiques. / Pharmacognosy, a multidisciplinary science which studies natural products, has greatly evolved in parallel with other disciplines particularly analytical chemistry and information technologies. New complementary approaches like reverse pharmacognosy, from molecules to source organisms (in contrary of pharmacognosy), have been developed. Data necessary for these studies are overwhelming and heterogeneous. Molecules, activities, targets, organisms, traditional uses, are some of essential information for pharmacognosy. The main goal of this thesis was to develop an information platform, including a large database, to collect the diverse data, along with a specific web interface and also mining and cheminformatics tools. A constant enrichment of this database has also been realized. This platform allows to query and browse data, but also to cross them in order to discover new knowledge. Truely optimised for pharmacognosy, it makes easier and enhances the study of natural products, due to a multi-level approach (ethnopharmacology, botany, chemistry). It offers new possibilities of interaction between data from different domains, such as organism hopping, a new concept of organism comparisons according to their chemical profiles.

Données géologiques, géographiques, climatologiques, pédologiques, sur l'île de la Réunion. Histoire de son peuplement végétal puis de son peuplement humain. Origine et avenir de sa tisanerie. Biographies d'une quarantaine de tisaneurs ; les recettes de tisanes sont donc personnalisées. Aux 96 plantes médicinales étudiées, j'ajoute 122 espèces indigènes dites potentiellement médicinales. Les analyses chimiques préliminaires permettent de se faire une première idée sur leur valeur curative. Les 96 espèces utilisées (jadis ou actuellement) comme plantes-médicaments sont illustrées, décrites, situées (répartition, écologie.) Des solutions sont envisagées pour éviter la disparition des plus menacées.

Aussi ancienne que la conscience humaine, la correspondance entre les plantes et leurs vertus thérapeutiques est connue. Une analyse de nos pharmacopées montre qu’encore aujourd’hui l’Homme va chercher ces médicaments dans la nature. Cette étude sur les substances anticancéreuses s’est attachée à valoriser la nature comme source de nouvelles substances dites « leads », composés bioactifs qui sont les chefs de file à la base du développement du médicament.La première partie de cette étude s’est attachée à la pharmacomodulation d’une molécule naturelle anticancéreuse issue d’une plante localement connue. 23 dérivés de flavokavaïnes (FKD) ont été synthétisés pour permettre d’améliorer la compréhension des exigences structurelles nécessaires pour une cytotoxicité et une sélectivité optimale via une étude de RSA. Six molécules ont montré des améliorations importantes en terme d’activité et de sélectivité. L’étude de leurs mécanismes d'action a révélé que les FKD induisaient un arrêt du cycle cellulaire variable selon le statut p53 des lignées ainsi qu’une apoptose. Les délais d’action des FKD dépendaient du statut Akt/mTOR des lignées cancéreuses. La seconde partie de cette étude s’est attachée à l’exploration phytochimique de plantes endémiques de la Nouvelle-Calédonie en vue de découvrir de nouvelles sources de molécules cytotoxiques. Un criblage des activités cytotoxiques a permis de mettre en évidence des activités intéressantes chez Diospyros olen, Meiogyne baillonii et de plusieurs espèces de Soulamea. Un travail de phytochimie a permis d’isoler de nombreuses molécules dont trois nouvelles : la sapranthine H et les macrocarpasines A et B. L’aristolactame BII et l’elliptinone présentaient des activités cytotoxiques fortes. L’aristolactame BII s’est avérée entrainé un arrêt du cycle cellulaire dépendant du statut p53 des lignées cancéreuses.Ce travail de valorisation est indispensable dans un objectif de protection d’une biodiversité menacée comme l’est celle de la Nouvelle-Calédonie pour permettre la mise en place de programmes de sauvegarde. / As old as human consciousness, correspondence between plants and their healing properties is known. An analysis of our pharmacopoeia shows that even now humans seek these drugs in nature. This study on anticancer drugs has focused on valuing nature as a source of new substances named "leads", bioactive compounds that are at the base of drug development.The first part of this study focused on the pharmacomodulation of a natural anticancer molecule from a locally-known plant. 23 flavokawain derivatives (FKD) were synthesized to improve the understanding of the structural requirements necessary for optimal selectivity and cytotoxicity via an SAR study. Six molecules have shown significant improvements in terms of activity and selectivity. The study of their mechanisms of action revealed that FKD induced a variable cell cycle arrest depending on the p53 status of cancer cell lines as well as apoptosis. The action delays of FKD depended of Akt/mTor status of cancer cell lines. The second part of this study focused on the phytochemical exploration of new caledonian endemic plants to discover new sources of cytotoxic molecules. The ccreening of cytotoxic activities helped to highlight interesting activities in Diospyros olen, Meiogyne baillonii and several species of Soulamea. A phytochemistry work led to the isolation of many molecules including three news: sapranthine H and macrocarpasines A and B. Aristolactame BII and elliptinone exhibited strong cytotoxic activity. Aristolactame BII led to a cell cycle arrest depending on the p53 status of cancer cell lines.This valuation work is essential in an objective of protecting an endangered biodiversity like it’s the case in New Caledonia to allow the establishment of backup programs.

Les lichens, organismes symbiotiques associant un champignon et un partenaire photosynthétique (algue verte et/ou cyanobactérie), sont caractérisés par la biosynthèse de métabolites secondaires uniques dotés de bioactivités variées. Pour valoriser au mieux cette ressource privilégiée, des méthodes innovantes de spectrométrie de masse ont été développées dans le but de minimiser la préparation de l’échantillon et la durée des analyses. Deux techniques de spectrométrie de masse ont été évaluées en ce sens : le DART-MS et le LDI-MS. L’apport de chacune de ces deux méthodes a pu être établi sur un large panel de lichens, représentant une part importante de l’espace chimique couvert par ces organismes. Il a été démontré que des profils chimiques complets pouvaient être obtenus respectivement à partir de thalles lichéniques et d’extraits acétoniques totaux. Compte tenu de la très large utilisation de la CCM pour l’analyse chimique de lichens, les possibilités offertes par le couplage de la CCM à l’ionisation electrospray ont également été explorées. Une seconde partie de ces travaux avait pour but de cartographier la distribution des métabolites secondaires au sein du thalle lichénique. À ces fins, des analyses d’imagerie LDI ont été réalisées sur une coupe transversale d’un lichen crustacé modèle : Ophioparma ventosa. Ce lichen a été étudié en phytochimie pour identifier six napthopyranones à partir des apothécies dont quatre nouvelles structures. Les principaux métabolites de ce lichen ont pu être imagés par LDI-MSI avec une résolution spatiale de 50 μm environ. Une corrélation entre la distribution des molécules et leur rôle écologique présumé permet d’avancer des hypothèses d’écologie chimique. Des approches conjointes reliant histolocalisation et étude génétique des partenaires de la symbiose ont été entreprises. La recherche des gènes de la biosynthèse de la mycosporine sérinol chez les symbiontes isolés de Lichina pygmaea par microdissection capture laser a été initiée en ce sens. D’autres approches innovantes comme l’analyse cristallographique par diffraction de poudre par les rayons X sont également abordées dans ce document articulé autour de six publications issues de ce travail et de deux articles en cours de soumission. / Lichens are self-sustaining symbiotic partnerships comprising a fungus associated with a green alga and/or a cyanobacteria. This consortium produces unique secondary metabolites that are endowed with various biological activities. To harness this privileged chemodiversity, innovative mass spectrometry techniques were developed in the course of this study to accelerate the dereplicative holdup through both a minimal sample preparation and a decrease of the time of analysis. Two approaches were considered during this work: DART-MS and LDI-MS and their adequacy for lichen dereplication was assessed on a vast array of samples encompassing a wide range of metabolites. Both of them facilitated complete chemical profiles, respectively from unprocessed lichen material and crude acetone extracts. Since TLC still enjoys a wide-spread popularity among lichenologists, the advantages offered by TLC-ESI-MS hyphenation were evaluated as well. A second part of this manuscript focused on the histolocalization of lichen metabolites. For this purpose, LDI mass spectrometry imaging studies were undertaken on the crustose lichen Ophioparma ventosa. The phytochemical investigation of this species afforded the isolation of six naphthopyranones from its apothecia, four of them being new molecules. LDI-MSI revealed the distribution patterns of all the main metabolites of this lichen, reaching a spatial resolution of 50 μm. Most interestingly, the distribution pattern of imaged metabolites within the thallus is highly organized and is related to their ecological relevance. Joint strategies combining histolocalization and genetic investigation of lichen symbionts separated using laser capture microdissection were also considered. As such, an investigation of the biosynthesis of mycosporine serinol within Lichina pygmaea dissociated symbionts was initiated. Further analytical strategies such as X-ray powder diffraction are introduced in this thesis that contains six publications and two drafts to be submitted.

Les pathologies infectieuses, maladies causées par certains micro-organismes pathogènes parmi les bactéries, les virus, les champignons et les protozoaires, sont à l’origine des taux de mortalité et de morbidité élevés enregistrés surtout dans les pays en voie de développement où la majorité de la population n’a pas les moyens d'accéder aux soins de santé. Les résistances des micro-organismes aux antimicrobiens, observées actuellement dans la pratique médicale moderne, constituent un autre grand problème lié au traitement de ces maladies. Elles constituent l’une des menaces de santé les plus sérieuses et peuvent frapper n’importe qui dans le monde. Face à ces fléaux, il est urgent de découvrir de nouveaux agents antimicrobiens qui pourraient, éventuellement, présenter de nouveaux mécanismes d'action. Une bonne part des plantes utilisées en médecines traditionnelles contiennent des composants antimicrobiens utiles contre les infections et qui peuvent aider dans la lutte contre les maladies infectieuses liées à l’antibiorésistance. C’est dans cette optique que nous avons mené une enquête ethnobotanique sur les plantes médicinales utilisées contre les infections microbiennes en médecine traditionnelle Burundaise. Nous en avons inventorié 155 et sélectionné 5 d'entre elles (Justicia subsessilis Oliv. (Acanthaceae); Platostoma rotundifolium (Briq.) A. J. Paton (Lamiaceae), Virectaria major (Schum.) Verdc. (Rubiaceae), Pavetta ternifolia (Oliv.) Hiern (Rubiaceae), et Stomatanthes africanus (Oliv. & Hiern) R. M. King & H. Rob. (Asteraceae)) pour en étudier la composition phytochimique et les propriétés biologiques. Les extraits de ces plantes ont été évalués notamment pour leurs effets antibactériens direct (bactéricide ou bactériostatique) et indirect (modulation des mécanismes de résistance qui augmente ou restaure l’activité des antibiotiques sur des souches résistantes). Les cinq plantes retenues ont montré une activité antibactérienne, justifiant ainsi leur usage contre les infections microbiennes en médecine traditionnelle Burundaise et, plus particulièrement, l’espèce Platostoma rotundifolium, dont les extraits ont montré des effets antibactériens directs et indirects sur des souches sensibles et résistantes. Les extraits de Platostoma rotundifolium ont également présenté des effets sur l’expression de gènes (lasB et rhlA) impliqués dans le quorum sensing, et sur la formation du biofilm de Pseudomonas aeruginosa PAO1. En vue d’isoler et identifier les molécules responsables de ces différentes activités, l’extrait acétate d’éthyle (le plus actif) de Platostoma rotundifolium a été soumis à un fractionnement bioguidé. Celui-ci a permis d’isoler neuf composés qui ont été identifiés comme étant les acides ursolique, corosolique, tormentique, hyptadiénique, et 2α, 3α, 19β-trihydroxyurs-12-èn-28-oïque (isolé pour la première fois lors de ce travail et auquel nous avons donné le nom d’acide jérémique), le squalène, le cassipourol, le β-sitostérol et l’α-amyrine. Toutes ces molécules sont isolées pour la première fois de Platostoma rotundifolium. Les trois premiers composés ont présenté un effet bactéricide sur les souches bactériennes sensibles et résistantes, tandis que les trois derniers ont montré une action inhibitrice significative de l’expression de gènes (lasB et rhlA) impliqués dans le quorum sensing et de la formation de biofilm de Pseudomonas aeruginosa PAO1. Toutes ces molécules actives peuvent constituer une voie dans la lutte contre les maladies infectieuses et l’antibiorésistance; nous pouvons conclure que les données issues d’une enquête ethnobotanique sur les savoirs et les savoir-faire des guérisseurs traditionnels sont très importantes, surtout lorsqu’elles sont exploitées jusqu’à la détermination des principes actifs responsables d'une activité pharmacologique donnée. / Infectious pathologies are diseases caused by the transmission of some pathogenic microorganisms among bacteria, viruses, fungi and protozoa. They drive the high mortality and morbidity rates recorded especially in developing countries, where the majority of the population cannot afford to access health care. The antimicrobial resistances currently observed in modern medical practice represent another major problem in the treatment of these diseases. These resistances are one of the most serious population health threats and can strike anyone in the world. It has thus become urgent to discover new antimicrobial agents that could possibly have novel mechanisms of action.Many plants used in traditional medicines against infections harbor useful antimicrobial components that can help in the fight against infectious diseases and antibiotic resistances. In this context, we conducted an ethnobotanical survey of medicinal plants used in Burundian traditional medicine to treat microbial infections. We inventoried 155 herbs from which 5 (Justicia subsessilis Oliv. (Acanthaceae); Platostoma rotundifolium (Briq.) A. J. Paton (Lamiaceae), Virectaria major (Schum.) Verdc. (Rubiaceae), Pavetta ternifolia (Oliv.) Hiern (Rubiaceae), and Stomatanthes africanus (Oliv. & Hiern) R. M. King & H. Rob. (Asteraceae) were selected for phytochemical screening and biological assays. The extracts of these plants were evaluated for their antibacterial effects, direct (bacteriostatic or bactericidal) and indirect (inhibition of resistance mechanisms by increasing or restoring the activity of antibiotics against resistant strains). All the selected plants species have shown antibacterial activity, justifying their use against microbial infections in Burundian traditional medicine, and more particularly Platostoma rotundifolium, whose extracts showed direct and indirect antibacterial effects on susceptible and resistant (MRSA) strains. The extracts from Platostoma rotundifolium also presented inhibitory effects on the expression of genes involved in quorum sensing, lasB and rhlA, as well as on biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa PAO1.In order to isolate and identify the molecules responsible for these activities, the ethyl acetate extract (most active) from Platostoma rotundifolium was submitted to bioguided fractionation. This led to the isolation of nine compounds that were identified as ursolic acid, corosolic acid, tormentic acid, hyptadienic acid and 2α, 3α, 19β-trihydroxyurs-12-en-28-oic acid (isolated for the first time during this work and that was named jeremic acid), squalene, cassipourol, β-sitosterol and α-amyrin. All these molecules were isolated for the first time from Platostoma rotundifolium. The first three compounds showed a bactericidal effect on sensitive and resistant strains of bacteria, while the last three showed significant inhibitory effects on the expression of two QS genes (lasB and rhlA), and on biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa PAO1. All these active molecules can be a lead in the fight against antibiotic resistance; and we can conclude that the data from an ethnobotanical survey of the knowledge and skills of traditional healers are very important, especially when they are exploited until the determination of the active ingredients responsible for a specific pharmacological activity. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Pharmacie) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This doctoral thesis was conducted in the framework of a co-supervised PhD between the Department of Agriculture, Forestry and Food Sciences of the University of Turin and the Unit of Pharmacognosy, Bioanalysis and Drug Discovery of the Faculty of Pharmacy at the Université libre de Bruxelles. The present manuscript was conceived as a thesis of articles and is composed of 9 different scientific publications. The general introduction of the work was issued from a published narrative review, while the result and discussion part is composed by eight chapters based on different scientific articles issued from the PhD project. The cocoa bean shell (CBS) is the external tegument that covers the cocoa bean, and is one of the major by-products in cocoa industry. It is normally discarded or underutilized, which could result in economical and environmental issues. However, CBS represents a notable source of polyphenols and methylxanthines (theobromine and caffeine) which can give it different biofunctionalities such as antioxidant and antidiabetic properties, among others. It also contains high amounts of dietary fiber (about 50% w/w), minerals, vitamins, and proteins. CBS has low-fat content, and interesting cocoa-aroma compounds. All this could make CBS useful as a food ingredient, and source of biofunctional compounds. The first part of the experimental work of this thesis is devoted to the chemical characterization of CBS and the establishment of its polyphenolic and volatile organic compound (aroma) profiles. The utilization of such profiles, determined by both complete characterization methods and screening methods, was also proposed for authentication purposes of CBS depending on its geographical origin and variety. In a second step, the utilization of CBS as a low-cost food ingredient for functional food production was envisaged. CBS-based beverages and biscuits were proposed as model foods. The influence of the CBS addition to the model foods was evaluated from both technological and nutritional points of view. Changes on the physicochemical characteristics of the model foods were assessed as well as their content in compounds of interest and potential biofunctionalities. Moreover, these studies served also to evaluate the effect of the different food matrices on the bioaccessibility and intestinal permeability of the bioactive compounds contained in CBS. In the third and last part of this work, a different utility was given to the study of the cocoa by-product. The antimicrobial potential of CBS was assessed against different bacterial and fungal strains and a metabolomic strategy was applied in order to individualize the putative active compounds against the Streptococcus mutans proliferation. This work was a contribution for the valorization of a high add-value product such as the CBS, and a step towards a zero-waste cocoa industry within the frame of sustainable circular economy. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Pharmacie) / info:eu-repo/semantics/nonPublished