Caractérisations chimique et biologique des substances naturelles issues de plantes médicinales malgaches dans le cadre de la lutte contre l’arbovirus dengue

These results showed the importance of Malagasy plants as a source of bioactive molecules in the fight against the emerging dengue arbovirus

• Auteur / Autrice : Fenia Diane Ramiharimanana
• Direction : Chaker El Kalamouni, Voahangy Ramanandraibe Vestalys
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie médicale et santé
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion ; 2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Processus infectieux en milieu insulaire tropical (Saint-Denis, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Marc Lemaire
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karin Séron
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Estelle Metay, Fanny Roussi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie végétale

Dengue

Antiviraux

Madagascar

Plantes médicinales

Biomolécules actives végétales

Arbovirus

Mots clés libres

Activité antivirale

Arbovirus

Virus émergent

Plantes médicinales

Composés phytochimiques

Substances naturelles

Antiviral activity

Arbovirus

Emerging virus

Medicinal plant

Phytocompounds

Natural substances

Résumé

La propagation de la dengue depuis ces dernières décennies en lien avec son hyper-endémicité dans les régions tropicales, mais aussi de plus en plus dans les zones tempérées du globe, souligne l’importance grandissante des maladies infectieuses liées aux virus zoonotiques transmis par les moustiques en ce début du XXIème siècle. Depuis 2017, La Réunion subit une épidémie de dengue avec une circulation de plusieurs sérotypes et des décès liés à la forme grave de la maladie. À ce jour, il n’existe pas encore de traitements spécifiques contre la dengue. Les îles de l’océan Indien comme Madagascar, sont classées comme un haut lieu de la biodiversité en raison de leur flore exceptionnelle caractérisée par un taux d’endémicité élevé et une composition chimique diversifiée. Les plantes médicinales malgaches représentent une ressource inestimable de molécules pouvant être exploitées pour contribuer à la recherche des substances naturelles actives contre le virus de la dengue. Mes travaux de recherches sont subdivisés en deux parties. La première partie s’attache à l’identification des substances naturelles antivirales issues des plantes médicinales malgaches. Le criblage antiviral de 17 plantes médicinales a mis en évidence la capacité de trois espèces, Stenocline ericoides, Stenocline inuloides et Waltheria indica, à prévenir l’infection par le virus de la dengue. Les essais virologiques ont montré que les extraits de ces plantes inhibent l’entrée virale in vitro à des concentrations non-cytotoxiques. Les analyses par spectrométrie de masse à haute résolution (SMHR), et l’approche chémoinformatique en utilisant les réseaux moléculaires, appliquées sur les deux espèces de Stenocline ont mis en évidence leur richesse en polyphénols et en flavonoïdes ainsi que l’existence des clusters de molécules par espèce impliqués dans les mécanismes d’action antivirale distincts observés. L’évaluation de la toxicité in vivo des espèces S. ericoides et S. inuloides a souligné l’absence de toxicité aigüe et d’impact sur l’activité locomotrice dans un modèle de poisson-zèbre. La deuxième partie de mes travaux de recherche concerne le développement des substances antivirales à partir des dérivés de la quercétine, substances les plus abondantes dans les sous-produits de transformation des plantes malgaches. Une étude de modification structurale bio-guidée a été menée sur la quercétine et ses dérivés. Pour cela, des dérivés polaires et apolaires de la quercétine ont été synthétisés. L’évaluation de l’activité antivirale d’une cinquantaine de flavones et flavonols O-alkylés, O-acétylés, C-glycosylés et O-glycosylés nouvellement synthétisés a mis en exergue l’importance de la partie glucosidique de l’isoquercitrine et l’implication des groupements hydroxyles de la partie aglycone dans son activité antivirale. Ces résultats ont montré l’importance des plantes malgaches comme source de molécules bioactives dans le cadre de la lutte contre l’arbovirus émergent dengue.

The spread of dengue fever in recent decades in connection with its hyper-endemicity in tropical regions, but also increasingly in temperate areas of the globe, underlines the growing importance of infectious diseases linked to zoonotic viruses transmitted by mosquitoes at the beginning of the 21st century. Since 2017, the Reunion Island has been experiencing a dengue epidemic with the circulation of several serotypes and deaths related to the severe form of the disease. To date, there are no specific treatments for dengue fever. The islands of the Indian Ocean, like Madagascar, are classified as a biodiversity hotspot because of their exceptional flora characterized by high endemicity and a diversified chemical composition. Malagasy medicinal plants represent an inexhaustible resource of molecules that can be exploited to contribute to the research of natural substances active against the dengue virus. My research is divided into two parts. The first part focuses on the identification of natural antiviral substances from Malagasy medicinal plants. Antiviral screening of 17 medicinal plants demonstrated the ability of three species, Stenocline ericoides, Stenocline inuloides and Waltheria indica, to prevent infection with the dengue virus. Virological assays have shown that extracts from these plants inhibit viral entry into human cells at non-cytotoxic concentrations. High resolution mass spectrometry (HRMS) analyses, and chemoinformatics approach, using molecular networks, applied to the two species of Stenocline, have been showed the richness of the two species in polyphenols and flavonoids and the existence of clusters of molecules specific per species potentially involved in the distinct mechanism of action observed. The in vivo toxicity assessment of S. ericoides and S. inuloides species highlighted the absence of acute toxicity and impact on locomotor activity in a zebrafish model. The second part of my research concerns the development of antiviral substances from the derivatives of quercetin, substances most abundant in the transformation by-products of Malagasy plants. A bio-guided structural modification study was conducted on quercetin and its derivatives. For this, polar and apolar derivatives of quercetin have been synthesized. Evaluation of the antiviral activity of about thirty flavones and flavonols O-alkylated, O-acetylated, C-Glycosylated, O-glycosylated highlighted the importance of the glucosidic part of isoquercitrine and the involvement of the hydroxyl groups of the aglycone part in its antiviral activity. These results showed the importance of Malagasy plants as a source of bioactive molecules in the fight against the emerging dengue arbovirus.