Etude phytochimique d’espèces du genre Acronychia en utilisant des approches de déréplication et métabolomique basées sur des techniques RMN et SM

Phytochemical investigation of Acronychia species using NMR and LC-MS based dereplication and metabolomics approaches

• Auteur / Autrice : Eirini Kouloura
• Direction : Sylvie Michel, Alexios Léandros Skaltsounis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacognosie
• Date : Soutenance le 28/11/2014
• Etablissement(s) : Paris 5 en cotutelle avec Ethnikó kai Kapodistriakó panepistī́mio Athīnṓn (Grèce)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie Organique- Médicinale et Extractive et Toxicologie Expérimentale / COMETE
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Wolfender
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Michel, Alexios Léandros Skaltsounis, Jean-Luc Wolfender, Roxane Tenta, Agnès Chartier, Sofia Mitakou, Emmanouil Mikros, Marie-Christine Lallemand, Grégory Genta-Jouve
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Luc Wolfender, Roxane Tenta

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie végétale

Biotechnologie

Médicaments

Métabolomique

Composition chimique

Analyse

Acronychia

Mots clés libres

Produits naturels

Acronychia

Rutaceae

Acétophénones de type Acronychia

Dimères de phloroglucinol

Chromatographie de partage centrifuge (FCPC)

Rotamères

Enantiomères

Diastereomères

Chromatographie supercritique (SFC)

Activité antibactérienne

Cytotoxicité

Activité anti-inflammatoire

Ionisation par électrospray (ESI)

Spectrométrie de masse à plusieurs dimensions

Orbitrap

Métabolomique

Projection des spectres NMR 2D J-résolu (pJRES)

Carbon-13 NMR

UPLC-ESI(±)-HRMS/MS

Analyse en composantes principales (ACP)

Régression des moindres carrés partiels (PLS-r)

Moindres carrés partiels orthogonaux (OPLS)

Sparse PLS (sPLS)

Natural products

Acronychia

Rutaceae

Acronychia-type acetophenones

Phloroglucinol dimers

Fast counter current chromatography (FCPC)

Rotamers

Enantiomers

Diastereomers

Supercritical fluid chromatography (SFC)

Antibacterial activity

Cytotoxicity

Anti-inflammatory activity

Activity, electrospray ionization (ESI)

Multistage mass spectrometry

Orbitrap

Metabolomics

Projection of 2D J-resolved NMR spectra (pJRES)

Carbon-13 NMR

UPLC-ESI(±)-HRMS/MS

Principal component analysis (PCA)

Partial least squares regression (PLS-r)

Orthogonal partial least squares (OPLS)

Sparse PLS (sPLS)

Résumé

Les plantes médicinales constituent une source inexhaustible de composés (des produits naturels - PN) utilisé en médecine pour la prévention et le traitement de diverses maladies. L'introduction de nouvelles technologies et méthodes dans le domaine de la chimie des produits naturels a permis le développement de méthodes ‘high throughput’ pour la détermination de la composition chimique des extraits de plantes, l'évaluation de leurs propriétés et l'exploration de leur potentiel en tant que candidats médicaments. Dernièrement, la métabolomique, une approche intégrée incorporant les avantages des technologies d'analyse moderne et la puissance de la bioinformatique s’est révélé un outil efficace dans la biologie des systèmes. En particulier, l'application de la métabolomique pour la découverte de nouveaux composés bioactifs constitue un domaine émergent dans la chimie des produits naturels. Dans ce contexte, le genre Acronychia de la famille des Rutaceae a été choisi sur la base de son usage en médecine traditionnelle pour ses propriétés antimicrobienne, antipyrétique, antispasmodique et anti-inflammatoire. Nombre de méthodes chromatographiques modernes, spectrométriques et spectroscopiques sont utilisées pour l'exploration de leur contenu en métabolites suivant trois axes principaux constituant les trois chapitres de cette thèse. En bref, le premier chapitre décrit l’étude phytochimique d’Acronychia pedunculata, l’identification des métabolites secondaires contenus dans cette espèce et l'évaluation de leurs propriétés biologiques. Le deuxième chapitre vise au développement de méthodes analytiques pour l'identification des dimères d’acétophénones (marqueurs chimiotaxonomiques du genre) et aux stratégies utilisées pour la déréplication de ces différents extraits et la caractérisation chimique des composés par UHPLC-HRMSn. Le troisième chapitre se concentre sur l'application de méthodologies métabolomique (RMN et LC-MS) pour l'analyse comparative (entre les différentes espèces, origines, organes), pour des études chimiotaxonomiques (entre les espèces) et pour la corrélation des composés contenus avec une activité pharmacologique.

Medicinal plants constitute an unfailing source of compounds (natural products – NPs) utilised in medicine for the prevention and treatment of various deceases. The introduction of new technologies and methods in the field of natural products chemistry enabled the development of high throughput methodologies for the chemical composition determination of plant extracts, evaluation of their properties and the exploration of their potentials as drug candidates. Lately, metabolomics, an integrated approach incorporating the advantages of modern analytical technologies and the power of bioinformatics has been proven an efficient tool in systems biology. In particular, the application of metabolomics for the discovery of new bioactive compounds constitutes an emerging field in natural products chemistry. In this context, Acronychia genus of Rutaceae family was selected based on its well-known traditional use as antimicrobial, antipyretic, antispasmodic and anti-inflammatory therapeutic agent. Modern chromatographic, spectrometric and spectroscopic methods were utilised for the exploration of their metabolite content following three basic axes constituting the three chapters of this thesis. Briefly, the first chapter describes the phytochemical investigation of Acronychia pedunculata, the identification of secondary metabolites contained in this species and evaluation of their biological properties. The second chapter refers to the development of analytical methods for the identification of acetophenones (chemotaxonomic markers of the genus) and to the dereplication strategies for the chemical characterisation of extracts by UHPLC-HRMSn. The third chapter focuses on the application of metabolomic methodologies (LC-MS & NMR) for comparative analysis (between different species, origins, organs), chemotaxonomic studies (between species) and compound-activity correlations.