L'acide carnosique et le carnosol, deux super-antioxydants du romarin (Rosmarinus officinalis) : rôles, mécanismes, physiologie et applications

Carnosic acid and carnosol, two supra-antioxidant of rosemary (Rosmarinus officinalis) : roles, mecanisms, physiology and applications

• Auteur / Autrice : Margot Loussouarn-Yvon
• Direction : Michel Havaux, Simona Birtic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie végétale
• Date : Soutenance le 07/11/2017
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Naturex (Avignon) - Laboratoire d'écophysiologie moléculaire des plantes (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Stefano Caffarri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Elisabeth Cuvelier, Christophe Bailly
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Urban, Alain Tissier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diterpènes

Peroxydation lipidique

Stress oxydatif

Antioxydants

Mots clés libres

Acide carnosique

Carnosol

Diterpènes phénolique

Antioxydants

Ero

Stress oxydant

Peroxydation lipidique

Carnosic acid

Carnosol

Phenolic diterpenes

Antioxidants

Ros

Oxidative stress

Lipid peroxidation

Résumé

L’acide carnosique (CA) et le carnosol (CARN), deux diterpènes spécifiques des Lamiacées, sont en abondance dans le romarin. Le CA extrait de cette plante est largement utilisé dans l’industrie pour ses propriétés antioxydantes portées par le groupe catéchol. Malgré beaucoup d’applications, les rôles et les modes d'action de ces composés in planta n’ont reçu que peu d’attention. Des analyses par HPLC-UV et imagerie d’autoluminescence révèlent que le CA et le CARN protègent les lipides contre des oxydations in vitro par les ERO. Lors de la préservation des lipides, des analyses de MS indiquent que le CA est oxydé en une variété de dérivés alors que le CARN résiste. L’utilisation d’une sonde de spin et de la spectroscopie RPE montre que le CA est un piégeur chimique des ERO. L’action inhibitrice du CARN sur des oxydations de lipides induites in vitro ou in vivo indique que le CARN interfère avec le processus de peroxydation lipidique. Des études in vivo de deux variétés de romarin contrastées en CA exposées à un stress photooxydant montrent que le CA protège les lipides in planta. Une étude des variations de CA et de CARN en fonctions des facteurs abiotiques met en avant qu’une forte intensité lumineuse et des fluctuations de températures favorisent la réponse antioxydante du CA qui s’oxyde en CARN. Des analyses de RT-qPCR montrent que les facteurs abiotiques ne stimulent pas la voie de biosynthèse du CA. En condition de stress oxydant, le CA du romarin préserve les membranes par piégeage des ERO produisant des dérivés d’oxydation, dont le CARN, qui protègent aussi les membranes en bloquant la réaction en chaîne de la peroxydation lipidique.

Carnosic acid (CA) and carnosol (CARN), two diterpenes specific of the Lamiaceae, are highly abundant in rosemary species. CA extracted from rosemary is used by industries for its antioxidative features, endowed by it catechol group. Despite numerous applications, the role and the mode of action of CA in planta has received little attention. Analyses, using HPLC-UV and luminescence imaging revealed that CA and CARN protect lipids from in vitro oxidation by ROS. Upon ROS oxidation of lipids, MS analyses indicated that CA was oxidized into various derivatives while CARN resisted. Using spin probes and EPR detection, we confirmed that CA, rather than CARN, is a ROS quencher. The inhibitory effect of CARN on lipid peroxidation induced in vitro or in vivo indicated that CARN interferes with lipid peroxidation. In vivo studies of two rosemary varieties contrasted in their CA content exposed to photooxidative stress showed that CA protects lipids in planta. A study of CA and CARN variations in response to abiotic factors showed that high light and temperature fluctuations lead to CA oxidation into CARN. RT-qPCR analyses revealed that abiotic factors do not stimulate CA biosynthesis genes. Under oxidative stress condition, rosemary CA preserves biological membranes by ROS scavenging, hence producing a set of oxidative derivatives, including CARN, which protect biological membranes by blocking the lipid peroxidation chain reaction.