Valorisation des produits naturels glycosylés pour la santé et l’environnement : du diagnostic de maladies auto-immunes à la protection des cultures

Adding value to glycosylated natural products in the fields of health and environment : from diagnosis of autoimmune diseases to crop protection

• Auteur / Autrice : Bastien Petit
• Direction : Anne-Claire Mitaine-Offer, Marie-Aleth Lacaille-Dubois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacie
• Date : Soutenance le 02/12/2020
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pathologies et épithéliums : prévention, innovation, traitements, évaluation (PEPITE) (Besançon) - Pathologies et épithéliums : prévention, innovation, traitements, évaluation
• Partenaire(s) de recherche : Site de Préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Brigitte Deguin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Claire Mitaine-Offer, Marie-Aleth Lacaille-Dubois, Brigitte Deguin, Pascal Richomme, Anna Maria Papini, Jochen Fischer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Brigitte Deguin, Pascal Richomme

Mots clés

Mots clés contrôlés

Produits naturels

Spectrométrie de masse

Chromatographie en phase liquide

Pharmacognosie

Sapindacées

Sclérose en plaques

Champignons phytopathogènes

Agents anti-infectieux

Saponines

Mots clés libres

Saponines

Agents antimicrobiens

Reconnaissance d’anticorps

Phytopathogènes

Sclérose en plaques

Sapindaceae

Saponins

Multiple sclerosis

Phytopathogens

Antimicrobials

Antibody detection

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la thématique du Laboratoire de Pharmacognosie de l’UFR des Sciences de Santé, situé sur le campus de Dijon et rattaché à l’Université Bourgogne Franche-Comté. Elle a pour objectif la recherche de molécules d’origine végétale, principalement des saponines biologiquement actives issues de la biodiversité tropicale. Dans ce contexte, quatre espèces appartenant à la famille des Sapindaceae, à savoir Blighia unijugata, Blighia welwitschii, Chytranthus macrobotrys et Radlkofera calodendron, ont été sélectionnées pour une étude phytochimique. La purification des produits naturels impliquait diverses techniques de chromatographie liquide d’adsorption telles que la chromatographie flash, la chromatographie liquide sous vide et la chromatographie liquide haute performance. Celles-ci ont conduit à l’isolement et à la caractérisation de trente glycosides naturels dont dix-neuf sont de structures nouvelles. Toutes sont des saponines triterpéniques dérivées de l’hédéragénine à l’exception d’un glycoside sesquiterpénique de type farnésène. Les structures ont été élucidées par des techniques spectroscopiques, principalement la RMN 2D et la spectrométrie de masse. L’activité biologique des composés isolés a ensuite été évaluée dans les secteurs de la santé et de l’environnement au cours de deux projets pluridisciplinaires et indépendants menés en partenariat avec des équipes de recherche européennes. Le premier, mené conjointement avec des équipes italiennes de l’Université de Florence, impliquait l’utilisation de saponines comme sondes antigéniques dans la détection de biomarqueurs de grand intérêt diagnostique dans les sérums de patients atteints de sclérose en plaque. Cette approche a mis en évidence une absence de réponse spécifique des sérums de patients envers les saponines des Sapindaceae. Le second projet, réalisé avec un institut allemand spécialisé dans la biologie fongique, avait pour objectif l’évaluation des capacités antimicrobiennes des saponines des Sapindaceae envers divers phytopathogènes de haute importance. Cette démarche a permis d’identifier huit saponines dotées d’activités antimicrobiennes sur les micro-organismes suivants : Pyricularia oryzae, Gaeumannomyces graminis var. tritici, Fomitiporia mediterranea, Zymoseptoria tritici, Trichoderma atroviride, Phaeoacremonium minimum, Phaeomoniella chlamydospora, Eutypa lata et Xylella fastidiosa. Les pathogènes les plus susceptibles étaient les champignons Pyricularia oryzae, Gaeumannomyces graminis var. tritici et Fomitiporia mediterranea pour lesquels des MIC/IC50 au plus bas à 25/10 μg/ml furent enregistrées. Des relations structure activité et une discussion des résultats à la lumière des interactions plantes microbes ont été proposées.

This research project was carried out in the Laboratory of Pharmacognosy, Faculty of Health Sciences, located in Dijon city and attached to the University Burgundy Franche-Comté. This laboratory is conducting research on natural products from tropical plants, mainly saponins. In this context, four species from the soapberry family (Sapindaceae), namely Blighia unijugata, Blighia welwitschii, Chytranthus macrobotrys and Radlkofera calodendron were selected for phytochemical investigations. Compound isolation was performed using various liquid chromatography techniques including flash chromatography, solid-phase extraction and high-performance liquid chromatography. This led to isolation and characterisation of thirty compounds among which nineteen were previously undescribed. All of them were triterpene saponins exhibiting hederagenin as aglycone excepted one sesquiterpenoid, further characterized as a farnesyl glycoside. Structures were determined according to spectroscopic techniques, mainly 2D NMR and mass spectrometry. Biological properties of isolated compounds were then investigated in the fields of health and environment by the means of two interdisciplinary and independent research projects carried out with European peers. The first collaborative project, conducted with Italian researchers of the University of Florence, involved the use of saponins as antigenic probes for the detection of biomarkers of great diagnostic interest in multiple sclerosis patients’ sera. The absence of a specific response of patients’ sera to Sapindaceae-derived saponins suggested these compounds to be poor antigenic probes for antibody detection in multiple sclerosis. The second project was a partnership with a German research institute specialised in fungal biology. It aimed at assessing the antimicrobial activity of Sapindaceae-derived saponins against a selection of economically-important phytopathogens. This approach unveiled eight compounds exhibiting antimicrobial properties against the following microorganisms: Pyricularia oryzae, Gaeumannomyces graminis var. tritici, Fomitiporia mediterranea, Zymoseptoria tritici, Trichoderma atroviride, Phaeoacremonium minimum, Phaeomoniella chlamydospora, Eutypa lata and Xylella fastidiosa. Among the latter, significant growth inhibitions were obtained on the fungi Pyricularia oryzae, Gaeumannomyces graminis var. tritici and Fomitiporia mediterranea as assessed by MIC/IC50 reaching 25/10 μg/ml at the lowest. Structure activity relationships and significance in plant-microbe interactions were discussed.