Relation structure/activité de tanins bioactifs contre les Nématodes Gastrointestinaux (Haemonchus contortus) parasites des petits ruminants

par Jessica Quijada Pinango

Thèse de doctorat en Pathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition

Sous la direction de Hervé Hoste.

Le président du jury était François Schelcher.

Le jury était composé de Hervé Hoste, Vincent Niderkorn, Smaragda Sotiraki, Carine Marie-Magdeleine.

Les rapporteurs étaient Heidi Enemark, Abide, Luiz Abdalla.


  • Résumé

    Les nématodes gastrointestinaux (NGIs) représentent une contrainte majeure en élevage des ruminants. Jusqu’à présent, la maîtrise de ces parasitoses a reposé essentiellement sur l’emploi répété de traitements anthelminthiques (AH) de synthèse. Cependant, le développement constant de résistances aux AH dans les populations de nématodes chez les petits ruminants conduit à rechercher des méthodes alternatives ou complémentaires de lutte contre ces parasitoses. Au cours des deux dernières décennies, les données se sont accumulées montrant que certaines plantes étaient dotées de propriétés anthelminthiques, ce qui a été associé à la présence de tannins condensés (TCs) et de flavonoïdes. Ces ressources contenant des TCs, exploitées comme nutricaments, représentent donc une alternative attractive à la chimiothérapie, en combinant des effets bénéfique sur la santé et la nutrition des ruminants. Toutefois, une des difficultés à résoudre, pour un usage pertinent de ces nutricaments, est de comprendre l’origine de la variabilité des résultats observés dans l’activité AH. A côté de facteurs quantitatifs, la qualité (la structure) des TC semble également jouer un rôle dans les propriétés antiparasitaires mais ce facteur demeure peu exploré. En utilisant Haemonchus contortus comme modèle expérimental de nématode et le sainfoin (Onobrychis viciifolia) comme modèle de plantes contenant des tannins, l’objectif général de cette thèse a été de mieux comprendre les relations structure/activité des TCs. Les objectifs spécifiques des diverses études menées ont été 1) d’ examiner in vitro (par la méthode LEIA) l’activité AH de 36 fractions purifiées de TCs présentant une large diversité de caractéristiques structurelles [ex: la taille (mDP), les proportions prodelphinidols /procyanidols (PD/PC) et trans/cis ], et 2) le rôle possible d’interactions entre tannins et flavonoïdes, 3) d’ évaluer et comparer in vivo chez des agneaux, les conséquences sur les populations de vers et sur la résilience de l’hôte de la distribution de 2 ressources contenant des TCs de qualité contrastée pour les valeurs PD/PC [fort PD/PC, sainfoin (O. viciifolia); bas PD/PC, pellicules de noisettes (Corylus avellana)], 4) d’ examiner si les résultats varient en fonction de l’espèce et de la localisation des parasites (abomasum, H. contortus vs intestin grêle, Trichostrongylus colubriformis), 5) d’évaluer les concentrations, la qualité et la bio-disponibilité des TCs le long du tube digestif chez les ovins. Les résultats acquis ont montré: 1) des relations in vitro entre certaines caractéristiques des TCs et l’activité AH : un rapport élevé PD/PC pour les 2 espèces de nématodes auquel s’ajoute un rôle de la taille des tanins (mDP) pour H. contortus sont les facteurs identifiés. De manière générale, H. contortus s’est avéré plus sensible (valeurs EC50 plus faibles) aux effets des diverses ressources que T. colubriformis. Des synergies d’effets AH ont été observés entre tannins et flavonoides (quercétine et lutéoline), tout particulièrement dans le cas de TCs avec un faible rapport PD/PC. Dans l’étude in vivo, les agneaux consommant du sainfoin ont montré des effets AHs et une amélioration de la résilience de l’hôte alors que les effets de la noisette ont été beaucoup plus discrets. Les analyses menées sur les contenus des divers organes digestifs et les fèces, pour les deux types de ressources ont montré de fortes réductions de TCs détectés par rapport aux teneurs initiales dans la ration alors que les caractéristiques de structure étaient globalement préservées au long du tube digestif. En conclusion, le rôle de la qualité (structure) des TCs dans l’activité AH a été confirmé à la fois par les études in vitro et in vivo. Ces résultats suggèrent l’importance de prendre en compte ces facteurs dans la recherche de ressources pouvant être exploitées comme futurs nutricaments chez les ruminants.

  • Titre traduit

    Structure/activity relationships of bioactive tannins against parasitic nematodes (Haemonchus contortus)in small ruminants


  • Résumé

    Gastrointestinal nematodes (GINs) represent a major threat for the breeding and production of grazing ruminants. So far, their control has been based mainly on the repeated use of synthetic AH drugs. However, worm populations in small ruminants have consistently developed resistance against all AH drugs. In the search for alternative solutions to such drug treatments, the last two decades have provided evidence that some plants possess natural AH bioactivity. This has been related to the presence of condensed tannins (CTs) and flavonoids. Therefore, CT-containing resources represent a promising alternative to chemotherapy especially when used as nutraceuticals that combine beneficial effects on health and nutrition in small and large ruminants. However, one of the main constraint to use these nutraceuticals relates to the variations in AH results. The structural features (quality) that contribute to the AH activities of CTs remain elusive. By using the GIN Haemonchus contortus as a experimental model of nematode and Onobrychis viciifolia as a model of CT-containing plant, the general aim of this PhD was to better understand the structure/activity relationship of CT. The specific objectives were i) to examine in vitro (LEIA) the AH activity of 36 purified CT fractions with a wide range of structural features [i.e. size (mDP), prodelphinidin/procyanidin (PD/PC) and trans/cis ratios], and ii) the possible role of interactions between tannins and flavonoids, iii) to evaluate in vivo the AH activity and host resilience of two CT-resources with contrasting PD/PC ratios (i.e. high PD/PC, O. viciifolia; low PD/PC, Corylus avellana), iv) to examine whether these results vary depending on the parasites species (abomasal, H. contortus vs intestinal, Trichostrongylus colubriformis), v) to examine the CT availability (quantity and quality) along the digestive tract in sheep. In regard of CT features and AH activity, in vitro correlations were observed between AH activity and high PD/PC for both species. mDP was an additional criteria for H. contortus. Lower EC50 values were assessed for H. contortus. Synergistic AH effects were observed between CT and flavonoids (quercetin and lutein), and they were higher with fractions of low PD/PC ratios. In vivo, the lambs consuming sainfoin pellets showed consistently higher AH effects and improvement in the host’s resilience. Analyses of digesta samples and faeces, for both diets showed large reduction of detected CT related to the feed, whereas the CT structures seem preserved along the gut. In our studies, the role of CT structural features in the AH activity was observed both in vitro and in vivo. These results confirmed the influence of CT quality in the AH effects, and underline the relevance of taking these factors into account when screening CT resources as potential nutraceuticals in small ruminants.


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