Extraction dans l'eau des principes bioactifs issus de l'aubépine, des feuilles de cassis et du chrysanthellum americanum : de la recherche expérimentale en laboratoire aux préparations faites à la maison

Water-Based Extraction of Bioactive Principles from Hawthorn, Blackcurrant Leaves and Chrysanthellum Americanum : from Experimental Laboratory Research to Homemade Preparations

• Auteur / Autrice : Phu Cao Ngoc
• Direction : Laurent Leclercq, Hervé Cottet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et physico-chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 27/11/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Biomolécules Max Mousseron (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Joseph Vercauteren
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Leclercq, Hervé Cottet, Joseph Vercauteren, François Couderc, Céline Rivière, Sabrina Boutefnouchet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Couderc, Céline Rivière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Flavonoïdes

Extraction (chimie)

Cassis

Aubépines

Mots clés libres

Aubépine

Cassis

Chrysanthellum americanum

Mode d'extraction

Flavonoïdes

Activité enzymatique

Hawthorn

Blackcurrant

Chrysanthellum americanum

Extraction mode

Flavonoids

Enzymatic activity

Résumé

Ce travail aborde la question de la standardisation, de la répétabilité et de l'optimisation de l'extraction des plantes médicinales dans l'eau. Trois plantes ont été sélectionnées, pour lesquelles les activités pharmacologiques complémentaires reposent sur les différents flavonoïdes, dont deux sont bien documentées (sommités fleuries d'aubépine et feuilles de cassis) avec des propriétés bien connues, et la troisième a été peu étudiée (Chrysanthellum americanum). Nous avons établi un protocole d'extraction général dans l'eau basé sur l’infusion pour ces trois plantes, utilisable par chacun de nous, qui peut permettre une absorption quotidienne standardisée et reproductible de composants bioactifs (phénols, flavonoïdes, oligomères proanthocyanidines) à une température buvable. La granulométrie est le facteur le plus important pour obtenir les meilleurs rendements d'extraction (environ 22% pour l'aubépine, 26% pour le Chrysanthellum americanum et 28,5% pour le cassis). La composition chimique de ces plantes a été étudiée par des méthodes colorimétriques, ainsi que par des instruments analytiques performants et complémentaires (UHPLC-ESI-MS et FT-ICR MS). Les extraits de cassis contiennent beaucoup plus de composés phénoliques (les principaux composants détectés en UV étant les flavonols) que les deux autres plantes. Les extraits d'aubépine contiennent beaucoup plus d'oligomères de proanthocyanidines (les principaux composants détectés en UV étant les flavanols, les flavonols et les flavones) que les deux autres plantes. Les extraits de Chrysanthellum americanum et de cassis contiennent des quantités similaires de flavonoïdes, le premier contenant essentiellement des dérivés d'acide hydrocinnamique, des flavones, des flavanones et des aurones comme composants détectés en UV. Environ 2500 molécules ont été détectées pour chaque plante, parmi lesquelles environ 25% sont communes aux 3 plantes et environ 15% sont spécifiques à chaque plante. Des dérivés de quercétine et de kaempférol ont été identifiés dans les extraits de feuilles de cassis, tandis que la vitexine-2-O-rhamnoside, l'hyperoside et l'isoquercétine ont été identifiés dans les extraits de sommités fleuries d'aubépine, et des dérivés de flavanomaréine et de martitimeine, ainsi que l'acide oléanolique ou ursolique ont été identifiés dans les extraits de Chrysanthellum americanum. Une inhibition intéressante de la hyaluronidase (≥ 90%) a été rapportée pour les extraits d'aubépine, bien supérieure à celle des deux autres extraits de plante. Quant à l'activité anti-hypertensive, les extraits de Chrysanthellum americanum ont démontré une inhibition de l'ECA plus élevée que les deux autres extraits de plante. Concernant l'activité antioxydante, les extraits de feuilles de cassis ont montré la capacité antioxydante la plus élevée. Enfin, la formation de nanoparticules dans les infusions (appelées teacreaming) a été étudiée d'un point de vue cinétique et rayon hydrodynamique en fonction de la température.

This work deals with the question of standardization, repeatability and optimization of medicinal plant extraction in water. Three plants were selected, for which the complementary pharmacological activities are based on different flavonoids, two of which are well documented (hawthorn flowering tops and blackcurrant leaves) with well-known properties, and the third one has been little studied (Chrysanthellum americanum). We established a general extraction protocol in water for these three plants that can be used by each of us, based on infusion that can afford a reproducible daily uptake of bioactive components (phenols, flavonoids, proanthocyanidin oligomers) at drinkable temperature. Granulometry was the most important factor to get the best extraction yields (about 22% for hawthorn, 26% for Chrysanthellum americanum and 28.5% for blackcurrant). Chemical composition of these plants was investigated by colorimetric methods, and also using performant and complementary analytical instrumentations (UHPLC-ESI-MS and FT-ICR MS). Blackcurrant extracts contained much more phenolic compounds (the main UV-detected components detected in UHPLC being flavonols) than the two other plants. Hawthorn extracts contained much more proanthocyanidin oligomers (the main UV-detected components in UHPLC being flavanols, flavonols and flavones) than the two other plants. Chrysanthellum americanum and blackcurrant extracts contained similar amounts of flavonoids, the former one containing essentially hydrocinnamic acid derivatives, flavones, flavanones and aurones as UV-detected components. About 2500 hints were obtained for each plant, among which about 1100 are common to all 3 plants and about 700 are specific to each plant. Quercetin and kaempferol derivatives were identified in blackcurrant leaves extracts, while vitexin-2-O-rhamnoside, hyperoside and isoquercetin were identified in hawthorn flowering tops extracts and flavanomarein and martitimein derivatives, and Oleanolic or Ursolic acid were identified in Chrysanthellum americanum extracts. A significant inhibition of hyaluronidase (≥ 90%) was reported for hawthorn extracts, much higher than that of the other two plant extracts. As for the anti-hypertensive activity, the Chrysanthellum americanum extracts demonstrated higher ACE inhibition than the other two plant extracts. Regarding antioxidant activity, blackcurrant leaf extracts showed the highest antioxidant capacity. Finally, the formation of nanoparticles in the herbal tea infusions (also known as tea creaming), was studied from a kinetic and size-distribution point of view as a function of temperature.