Etude de la composition chimique d’extraits d’Ilex aquifolium Linné et de Calicotome villosa (Poiret) Link de Corse par RMN du carbone-13

Chemical composition of Corsican Ilex aquifolium Linné and Calicotome villosa (Poiret) Link extracts using carbon-13 NMR

• Auteur / Autrice : Doreen Stacy Palu
• Direction : Ange Bighelli, Mathieu Paoli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 02/12/2022
• Etablissement(s) : Corte
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnement et sociéte (Corte ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Université de Corse (1975-....). UMR CNRS 6134 "Sciences pour l'Environnement" (SPE)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathieu Paoli, Jean Brice Boti, Nicolas Baldovini, Félix Tomi, Toussaint Barboni
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean Brice Boti, Nicolas Baldovini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Corse (France)

Biologie végétale

Fabacées

Houx

Mots clés libres

Ilex aquifolium L.

Calicotome villosa (Poir.) Link

Extraits aux solvants

Identification par RMN 13C

Quantification par RMN 1H

Ilex aquifolium L.

Calicotome villosa (Poir.) Link

Solvents extracts

13C NMR identification

1H NMR quantification

Résumé

L’objectif de ce travail de thèse était de déterminer la composition chimique d’extraits de plantes de Corse encore peu ou pas étudiées et susceptibles d’avoir des activités biologiques valorisables. Cette étude a été menée en mettant en œuvre la méthodologie d’analyse des mélanges complexes par RMN 13C, développée depuis une trentaine d’années par l’équipe « Chimie et Biomasse » de l’UMR CNRS 6134 Sciences pour l’Environnement de l’université de Corse. Dans une première partie, nous avons étudié la composition chimique d’extraits de houx commun (Ilex aquifolium L.). Deux extraits de feuilles (obtenus à l’hexane et au dichlorométhane) ont chacun subi deux fractionnements successifs par chromatographie sur colonne ouverte de silice. L’analyse par RMN 13C (CPG(Ir) et CPG-SM également dans certains cas) des extraits bruts et des fractions de chromatographie a permis l’identification de onze triterpènes dont l’α-amyrine et la β-amyrine et certains de leurs esters. Parallèlement, deux acides triterpéniques d’intérêt (acide ursolique et acide oléanolique) ont été quantifiés par RMN 1H au sein de l’extrait brut au dichlorométhane via une méthode rapide mise au point et validée (justesse, linéarité, précision des mesures). Ces deux composés représentent respectivement 55,3% et 20,8% de l’extrait. Nous avons également réalisé, en collaboration avec l’équipe « Biochimie et Biologie Moléculaire du Végétal » de l’université de Corse, des tests antimicrobiens sur les extraits et certaines fractions de chromatographie. Les deux acides triterpéniques précédemment cités ont montré une activité antimicrobienne comparable à celle du chloramphénicol (antibiotique de référence) vis-à-vis de trois bactéries à Gram positif, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis et Bacillus cereus (CMI = 4 et 8 mg.L-1 vs. 2 et 4 mg.L-1). Par ailleurs, nous avons préparé des extraits de baies de houx en utilisant différents solvants : hexane, dichlorométhane, dichlorométhane/acétate d’éthyle (50/50, v/v). Les deux derniers extraits (dichlorométhane et dichlorométhane/acétate d’éthyle) ont subi des fractionnements successifs et l’étude des spectres RMN 13C des extraits bruts et des fractions de chromatographie a permis d’identifier neuf triterpènes (précédemment identifiés), cinq dérivés phénoliques, six monosaccharides ainsi que quatre lactones (la ménisdaurilide, l’aquilégiolide, la 7-épi-griffonilide et la dasycarponilide) non encore répertoriées dans le houx commun. Dans une seconde partie, nous avons étudié la composition chimique d’extraits de fleurs et de racine de Calicotome villosa (Poir.) Link. Les extraits de fleurs obtenus au dichlorométhane et à l’acétate d’éthyle ont été soumis à des chromatographies successives. L’analyse par RMN 13C des extraits bruts et des fractions de chromatographie a permis l’identification de trois flavonoïdes, cinq dérivés glucosylés de flavonoïdes et quatre phénylpropanoïdes. Dans cette partie, nous nous sommes également intéressés à la composition chimique d’un extrait méthanolique de racine de C. villosa qui n’a fait l’objet d’aucune étude de ce type au préalable. Cet extrait a été soumis à plusieurs fractionnements successifs et dix-huit composés, notamment des stérols, des flavonoïdes, un polyphénol et des ptérocarpanes ont été identifiés par RMN 13C.

The aim of this work was to determine chemical composition of wild growing corsican understudied plant species, with potential biological activities. This study was realized using the computerized NMR method developed over the past thirty years by the University of Corsica “Chimie et Biomasse” group, UMR CNRS “Sciences Pour l’environnement”. Identified secondary metabolites were then undertaken to evaluate their antimicrobial properties. As part of this study, we selected on the first place commun holly (Ilex aquifolium L.). After two successive column chromatography, hexane and dichloromethane leaves crude extracts and all chromatography fractions were analyzed by 13C NMR (GC(RI) and GC-MS sometimes) to allow the identification of eleven triterpens and α- and β-amyrin esters. Among identified compounds, ursolic acid and oleanolic acid were also quantified by 1H NMR in the dichloromethane crude extract using a reliable method developped and validated (accuracy, linearity precision of measurements). Ursolic acid accounted for 55.3% of the extract, followed by oleanolic acid, 20.8%. Evaluation of previous identified compounds antimicrobial activities has been performed in collaboration with « Biochimie et Biologie Moléculaire du Végétal » group (University of Corsica). Triterpen acids and chloramphenicol (reference antibiotic) displayed similar antibacterial activities against three Gram-positive bacteria, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis and Bacillus cereus (MIC = 4 and 8 mg.L-1 vs. 2 and 4 mg.L-1). Moreover, dichloromethane and dichloromethane/ethyl acetate (50/50, v/v) berries extracts were submitted to successive column chromatography. Crude extracts and chromatography fractions 13C NMR spectra revealed presence of nine triterpens previously identidied, five phenolics derivatives, six monosaccharides and four lactones (menisdaurilide, aquilegiolide, dasycarponilide and 7-epi-griffonilide) were first time identified in berries holly extracts. On the second place, we determined chemical compositions of Calicotome villosa (Poir.) Link flowers and root extracts. 13C NMR analysis of dichloromethane and ethyl acetate flowers extracts and their chromatography fractions, allowed the identification of three flavonoids, five glycosyl flavonoids and four phenylpropanoids. We also studied chemical composition of a methanol root extract which has never been submitted to any chemical composition study. After successive column chromatography, eighteen compounds were identified by 13C NMR including sterols, flavonoids, a polyphenol and pterocarpans.