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28/10/2017 1 Dr Sabrina Boutefnouchet, Maître de Conférences Laboratoire de Pharmacognosie, Chimie des Substances Naturelles Faculté de Pharmacie Université Paris-Descartes Introduction à la Introduction à la phytochimie phytochimie, Méthodes , Méthodes innovantes d’extraction, de purification et innovantes d’extraction, de purification et d’identification des composés d’identification des composés (déréplication déréplication) Introduction à la Introduction à la phytochimie phytochimie, Méthodes , Méthodes innovantes d’extraction, de purification et innovantes d’extraction, de purification et d’identification des composés d’identification des composés (déréplication déréplication) Introduction à la Introduction à la phytochimie phytochimie : les métabolites primaires et secondaires les métabolites primaires et secondaires Méthodes appliquées à l’étude Méthodes appliquées à l’étude phytochimique phytochimique : : Extraction, Extraction, Méthodes analytiques préliminaires Méthodes analytiques préliminaires Purification, Purification, identification des composés, identification des composés, déréplication déréplication

Introduction à la phytochimie, Méthodes innovantes d ...€¦ · •structure •métabolisme énergétique sucres, lipides, • autres fonctions essentielles à la survie et à

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Dr Sabrina Boutefnouchet, Maître de ConférencesLaboratoire de Pharmacognosie,

Chimie des Substances NaturellesFaculté de Pharmacie

Université Paris-Descartes

Introduction à la Introduction à la phytochimiephytochimie, Méthodes , Méthodes innovantes d’extraction, de purification et innovantes d’extraction, de purification et

d’identification des composés d’identification des composés ((déréplicationdéréplication))

Introduction à la Introduction à la phytochimiephytochimie, Méthodes , Méthodes innovantes d’extraction, de purification et innovantes d’extraction, de purification et

d’identification des composés d’identification des composés ((déréplicationdéréplication))

Introduction à la Introduction à la phytochimiephytochimie :: les métabolites primaires et secondairesles métabolites primaires et secondaires

Méthodes appliquées à l’étude Méthodes appliquées à l’étude phytochimiquephytochimique : : Extraction, Extraction, Méthodes analytiques préliminairesMéthodes analytiques préliminairesPurification, Purification, identification des composés, identification des composés, déréplicationdéréplication

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Introduction à la Introduction à la PhytochimiePhytochimie

Phytochimie = Chimie des substances naturelles : Etude du métabolisme, de la structure, du rôle des substances produites par les végétaux

Pharmacognosie : Connaissance des matières premières à propriétés médicamenteuses

Méthodes de la Pharmacognosie et de la Chimie Méthodes de la Pharmacognosie et de la Chimie des substances des substances Naturelles (Naturelles (PhytochimiePhytochimie) )

Méthodes Méthodes analytiquesanalytiques

Méthodes Méthodes séparatives :séparatives :Purification, Purification,

IsolementIsolement

Méthodes Méthodes extractivesextractives

Analyses structurales :Spectroscopie par résonance magnétique (RMN)

Spectrométrie de Masse (SM)

Extractions classiques Nouveaux procédés d’extraction

Méthodes chromatographiques

Cristallisation

Méthodes chromatographiques-Chromatographie Couche Mince (CCM)- Chromatographie Liquide Haute Performance HPLC- Chromatographie en Phase Gazeuse (CPG)

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métabolites primaires : essentiels, ubiquitaires

• structure

• métabolisme énergétique

sucres, lipides,

• autres fonctions essentielles à la survie et à

la reproduction

acides nucléiques, protéines

métabolites secondaires : spécialisés, inconstants,

diversité chimique importante

Chimie Chimie des substances des substances Naturelles :Naturelles :Connaissance des Métabolites primaires et secondairesConnaissance des Métabolites primaires et secondaires

Classés selon leur voies de biogénèse : classification biogénétique= selon leurs précurseurs chimiques

PyruvatePyruvateAcide Acide ShikimiqueShikimique

PolysaccharidesPolysaccharides

AcétylAcétyl--CoACoA

MalonylMalonyl--CoACoAAcides aminésAcides aminésAromatiquesAromatiques

ProtéinesProtéines Acides gras => lipidesAcides gras => lipides

O

O

OHSCA

O

COOH

OH

OH

HO

Acides aminésAcides aminés

De structure : ex. celluloseDe réserve : ex. amidon

Glycolyse

CO2, H2O

PHOTOSYNTHESE

O2

Bases puriques, pyrimidiquesBases puriques, pyrimidiquesNucléotidesNucléotidesADN, ARNADN, ARN

Sucres C3Sucres C3

Sucres C5 ribose Sucres C5 ribose

Sucres C6Sucres C6

Cycle de Krebs

-CO2

+CO2

O

OHHO

HO

OH

OH

O

OH

OH

OH

OH

Sucres simples, oligosaccharidesSucres simples, oligosaccharidesAcides organiquesAcides organiques

Une véritable «Une véritable « Usine ChimiqueUsine Chimique » : 1/ Métabolites Primaires» : 1/ Métabolites Primaires

NH2

R

O

OH

HN

N

N

O

N

O

OH OH

H HH H

OH

COOH

RO

NH2

OH

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PyruvatePyruvateAcide Acide ShikimiqueShikimique

AcétylAcétyl--CoACoA

MalonylMalonyl--CoACoAAcides aminésAcides aminésAromatiquesAromatiques

O

O

OH SCoA

O

COOH

OH

OH

HO

Acides aminésAcides aminés

--COCO22

+CO+CO22

MévalonateMévalonate

TerpènesTerpènes

HO

HO O

OH

Composés Composés phénoliquesphénoliques

PolyacétatesPolyacétates

AlcaloïdesAlcaloïdes

Une «Une « Usine ChimiqueUsine Chimique »»Métabolites «Métabolites « Secondaires»Secondaires»

GlucosinolatesGlucosinolates

MesoMeso--erythritolerythritolPhosphatePhosphate

(MEP)(MEP)

R1

NR3R2

NH2

R

O

OH

RO

NH2

OH

OH

R

R

R

TerpènesTerpènes

Composés Composés phénoliquesphénoliques

PolyacétatesPolyacétates

AlcaloïdesAlcaloïdes

GlucosinolatesGlucosinolates

Acides aminésAcides aminésProtéinesProtéines

Acides gras => lipidesAcides gras => lipides

Bases puriques, pyrimidiquesBases puriques, pyrimidiquesNucléotidesNucléotidesADN, ARNADN, ARN

Sucres simples, oligosaccharidesSucres simples, oligosaccharidesAcides organiques, polysaccharidesAcides organiques, polysaccharides

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polymères de sucres : oligosaccharides et polysaccharideslinéaires, ramifiés

O

OHHOO

OH

O

structure (parois), stockage

O

OHHOO

OH

O O

HO

OH

O

OH

HOOC

O OHO

HOOC

OH

H

OH

Acides uroniques : sucres avec fonction acides

HO O

HOOSO3

-

HO

Sucres sulfatéssucres avec fonctions sulfates (algues)

O

OH

H3COOC

O OHO

H3COOC

H

OH

Esters méthyliquesPectines (degré de méthylation variable)

polysaccharides homogènesPolymère de glucose = glucanePolymère de galactose = galactanePolymère de mannose = mannane

Polymères hétérogènes :Galoctose + mannose = galactomannaneGlucose + mannose = glucomannane etc....

linéaire

ramifié

1 – Les Polysaccharides

Psyllium, IspaghulPlantago psyllium, P. ovataPlantaginaceaeHétéroxylane : Xylose-Arabinose-a-D-galacturonyl(1->4)xylose

Avoine (Fruit)Avena sativaPoaceaeb-glucane : (1->3),(1->4)-b-D-glucose

Konjac (tubercule)Amorphophallus konjacAraceaeGlucomannane : b-(1->4) gluco-b-(1->4) mannose

1 1 –– Les PolysaccharidesLes PolysaccharidesPolysaccharides de réserve (graines, racines, tubercules)Polysaccharides de réserve (graines, racines, tubercules)

Gomme guar = graine broyée de CyamopsistetragonoglobusFabaceaeGalactomannane : a-(1->6)-galacto-b-(1->4) mannose

Chicorée (Racine)Cichoriumintybus, AsteraceaeFructosane = inuline

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1 1 –– Les PolysaccharidesLes PolysaccharidesPolysaccharides d’alguesPolysaccharides d’algues

alginates / acide alginiques :

Laminaria, Ascophyllum, Macrocystis,

Fucus

polymères linéaires d’acide D-

mannuronique ou L-guluronique

agarose, « agar-agar »

Gelidium (Gelidaceae), Gracilaria

(Gracilariaceae)

Polymères linéaires de D- et L-

galactose, - liés en 13, 14,

carraghénanes

Chondrus crispus

Polymères linéaires de

galactoses mono ou

poly-sulfatés, parfois

anhydro.

O O

O

O

HOOH

OSO3HO

O3SOO

OSO3

κ-carraghénane

λ-carraghénane

soluble eau chaude, gélifiant

Soluble à froid, non gélifiant

AcétylAcétyl--CoACoA

MalonylMalonyl--CoACoA

Acides grasAcides gras

OH

O

+CO2

33 -- Acides gras Acides gras –– Huiles végétalesHuiles végétales

O

O

O

CO

CO

CO

Triglycérides

Lécithines = Phosphatidyl cholines

Fraction saponifiable (> 90%)

Fraction insaponifiable

ǂ esters d’acides gras

Pigments : CaroténoïdesTocophérols (vit E)PhytostérolsPolyphénolsSqualèneEtc…

O

O

CO

CO

OH

CiresCOOH

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2 – Acides gras Graines et fruits oléagineux, sources d’huiles végétales, exemples

Olive Argan

g/100gg/100g Lin Colza Tournesol Olive Calophylle

Argan Palme Karité Ricin

AGAG saturéssaturés 9.4 7.3 10.3 13.8 32.5 - 49.3 28-45 90% acide ricinoléique

AG monoAG mono--insaturésinsaturés

20.2 63.2 19.5 73 36 43 37 42-60

AG AG polypoly--insaturésinsaturés

66 28.1 65.7 10.5 25.6 36 9.3 3-9

InsaponifiableInsaponifiable - Phytostérols

Phytostérols

PolyphénolsStérols Caroténoides

Phytostérolsautres

0.3-0.8 Caroténoïdes

7-10

LinLinus usitatissimumLinaceae

ColzaBrassica napusBrassicaceae

TournesolHelianthusannusAsteraceae

OliveOlea europeaeOleaceae

CalophylleCalophylleCalophyllum InophyllumClusiaceae

PalmePalme

KaritéKaritéVitellariaParadoxaSapotaceae

ArganArganArgania spinosaSapotaceae

RicinRicinRicinuscommunisEuphorbiaceae

PalmePalmeElaeis guineensisArecaceae

33–– Acides aminés protéinesAcides aminés protéines

FenugrecTrigonella foenum-graecumFabaceae

SojaGlycine maxFabaceae

GriffoniaGriffonia simplicifoliaFabaceaeSource de 5-HTP = 5-hydroxytryptophanePrécurseur de sérotonine

Pois MascateMucuna pruriensFabaceaeSource de L-DOPA =DihydroxyphenylalaninePrécurseur de Dopamine

Fabaceae sources d’acides aminés précurseurs de neurotransmetteurs

Fabaceae sourcesDe protéines

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Composés azotés Composés azotés : Pseudo: Pseudo--AlcaloïdesAlcaloïdesBases PuriquesBases Puriques

N

N N

N

O

O

R3

R2

R1

Caféine : R1, R2, R3 = CH3

Théobromine : R1=H, R2, R3= CH3

Théophylline : R1,R2=CH3, R3= H

HN

N

N

O

N

O

OH OH

H HH H

OH

Inosine monophosphate IMP

Caféine : Stimulant SNCLipolytique

Caféine 3,6-5,8

Théobromine

0.02-0.06

Théophylline

-

MateIlexparaguaiensisAquifoliaceae

Caféine 0,2-2%

Théobromine

0.4-0.9

Théophyllin -

GuaranaGuaranaPaulliniaPaullinia guaranaguaranaSapindaceaeSapindaceae

ThéThéCamellia Camellia sinensissinensisTheaceaeTheaceae

KolaKolaCola Cola nitidanitida, , MalvaceaeMalvaceae

Caféine 1-3%

Théobromine

-

Théophylline

Caféine 2-4%

Théobromine

Théophylline

CaféCaféCoffeaCoffea spsp..RubiaceaeRubiaceae

Caféine 1-2,5%

Théobromine

traces

Théophylline

-

CacaoTheobromacacaoMalvaceae

Caféine 0.03-0.2

Théobromine

1-3%

Théophylline

-

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TerpènesTerpènes

Composés Composés phénoliquesphénoliques

PolyacétatesPolyacétates

AlcaloïdesAlcaloïdes

GlucosinolatesGlucosinolates

Acides aminésAcides aminésProtéinesProtéines

Acides gras => lipidesAcides gras => lipides

Bases puriques, pyrimidiquesBases puriques, pyrimidiquesNucléotidesNucléotidesADN, ARNADN, ARN

Sucres simples, oligosaccharidesSucres simples, oligosaccharidesAcides organiques, polysaccharidesAcides organiques, polysaccharides

TerpènesTerpènes

Composés Composés phénoliquesphénoliques

PolyacétatesPolyacétates

AlcaloïdesAlcaloïdes

GlucosinolatesGlucosinolates

AcidesAcides--phénolsphénols

LignanesLignanes

FlavonoidesFlavonoides

AnthraquinonesAnthraquinones

CoumarinesCoumarines

Dérivés du phénylpropane

Origine mixte

Dérvés de l’acétate

TaninsTanins

StilbènesStilbènes

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OH

OHHO

COOH

COOH

OH

R

COOH

OH

OH

HO

acide shikimique

R = H : acide cinnamiqueR = OH : acide caféique

acide gallique

tanins galliques et ellagiques (= hydrolysables)

Dérivés du Phénylpropane (C6-C3)Acides PhénolsLignanesCoumarines

Origine MixteFlavonoïdesFlavonoïdesIsoflavonoidesAnthocyanesStilbénoïdesXanthones

tanins catéchiques(condensés)

COOH

NH2

OH

tyrosine

1234

56

1

2 3

Dérivés du Dérivés du phénylpropanephénylpropane : issus de la voie du : issus de la voie du shikimateshikimate

Tanins

Structure Phényl-propane

C6-C3

Dérivés du Dérivés du phénylpropanephénylpropane : Acides: Acides--phénols esters de l’acide caféiquephénols esters de l’acide caféique

COOHHO

HOAcide caféique

HO

HO

O

O

HOOC O

OH

OH

OH

OH

OAcide Chlorogénique Acide dicaffeyl-quinique

= Cynarine

Artichaut (feuille),Cynara scolymus,AsteraceaeDigestion (cholérétique, cholagogue)

HO

HO

O

O

HOOC OH

OH

OH

Café (graine),Coffea sp.,Rubiaceae

HO

HO

O

OCOOH

OH

OH

Acide Rosmarinique

Romarin (feuille),Rosmarinus officinalisLamiaceae

Autres Lamiaceae :Melisse, Menthe, Lavande, etc…« Tanins des Labiées »

AntioxydantsCholérétiques, cholagogues

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Mélilot,Melilotusofficinalis,FabaceaeVeinotonique, sédatif

Composés phénoliques dérivés du Composés phénoliques dérivés du phénylpropanephénylpropane ::Coumarine volatileCoumarine volatile

Fève Tonka,DipterixodorataFabaceae

Cannelier de Chine, Cinnamomumcassia +++(Cannellier de Ceylan, Cinnamomum verum J. Presl., = C. zeylanicum Nees, très peu)

Odeur de « Foin »Inodore

!! PhotosensibilisantesDermites de contact…cancers cutanés

O O

furocoumarinesApiaceae, Rutaceae

RO

coumarines

OPP

O O

Sites de Prénylation :Liaison à une unité isoprénique

O

Coumarines Coumarines prényléesprénylées

Angélique officinale, (fruit, racine)(Tiges comestibles)Angelica archangelicaApiaceae

Bergamote (fruit)Citrus bergamiaRutaceaeAmmi sp.

Ammi majus, Ammi visnagaApiaceae

O OO

O

xanthotoxine8-Methoxypsoralène

O OO

O

Bergaptène5-Methoxypsoralène

=>Débergapténisation

PUVAthérapieVitiligo, Psoriasis

!! Interactions médicamenteuses Pamplemousse liées à la présence de furocoumarines

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Composés phénoliques dérivés du Composés phénoliques dérivés du phénylpropanephénylpropaneLignanesLignanes

Lin (graine)Linum usitatissimumLinaceaeLignanes(secoisolaricirésinol, matairésinol)PhytoestrogènesSchisandra, graine aux 5 saveurs

Schisandra sinensisLignanesSchisandrine et dérivésAdaptogène

TerpènesTerpènes

Composés Composés phénoliquesphénoliques

PolyacétatesPolyacétates

AlcaloïdesAlcaloïdes

GlucosinolatesGlucosinolates

AcidesAcides--phénolsphénols

LignanesLignanes

FlavonoidesFlavonoides

AnthraquinonesAnthraquinones

CoumarinesCoumarines

Dérivés du phénylpropane

Origine mixte

Dérvés de l’acétate

TaninsTanins

StilbènesStilbènes

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Composés phénoliques : Composés phénoliques : Origine MixteOrigine Mixte

COOH

OH

OHacide caféique

OH

O

acide acétique

métabolites mixtes phénylpropaniques / acétiques

O

OOH

HO

OH

OH

OH

flavonoïdes

quercétol

O

O

HO

OHOH

génistéine

tanins condensés

isoflavonoïdes

OH

HO

OH

resvératrol

stilbénoïdes

23

23

FlavonoidesFlavonoides largo sensulargo sensu

FlavonoidesFlavonoidesstricto sensustricto sensu

26

OOH

HO

OH

R

O

OH

HO

OH

R

OH

chalcone

anthocyane

flavonolflavone

flavanonedihydroflavonol

aurone(rare)

R = H : kaempférolR = OH : quercétol

Flavonoïdes : structuresFlavonoïdes : structures

O

OOH

HO

OH

R

colorationflavan-3-ol

O

OH

HO

OH

R

OH

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O

OOH

HO

OH

OH

123456

78

Ose

Ose

Ose

Ose

Ose

OH

Sous forme génine = aglycone, ne sont pas substitués par une partie osidique (sucres). Ils sont apolaires.

Les formes hétérosidiques sont très fréquemment retrouvées. Différentes positions peuvent être substituées par une partie osidique plus ou moins complexe.

Les hétérosides présentent une solubilité très différente des génines, ils sont beaucoup plus polaires. Cf §Extraction

Flavonoïdes : structuresFlavonoïdes : structures

C-hétérosidesO-hétérosides

Flavonoïdes : Flavonoïdes : FlavonesFlavones, exemples, exemples

Sophora (fleur)Stiphnolobium japonicumFabaceaeVeinotonique

Très répandus, présents dansTrès répandus, présents dansde nombreuses espèces de nombreuses espèces

alimentairesalimentaires

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Ecorces de fruits de CitrusCitrus spRutaceaeveinotonique

Nom latin Nom français

Citrus aurantium L. Oranger amer=Bigaradier

Citrus sinensis Oranger doux

Citrusxclementina Clémentine

Citrus reticulata Mandarine

Citrus limon Citron

Citrus maxima, Citrus x paradisi Pamplemousse

Citrus bergamia Bergamote

Flavonoïdes : Flavonoïdes : CitroflavonoïdesCitroflavonoïdes -- flavonesflavones et et flavanonesflavanones

Exemples : sources de catéchines (Exemples : sources de catéchines (flavanflavan--33--olol))

Thé vert (feuille)Camelia sinensisTheaceae

Cacao (graine)Theobroma cacaoMalvaceae (Sterculiaceae)

R1 R2

(-)-épicatéchine EC OH H

(-)-Epigallocatéchine EGC OH OH

(-)- Epicatéchine gallate ECG

Galloyl

H

(-)-Epigallocatéchine Gallo OH

R1 R2

(+)-catéchine C OH H

(+)-gallocatéchine GC OH OH

(+)- Gallocatéchinegallate GCG

Galloyl

H

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Flavonoïdes : Propriétés

• Rôles variés :

Signalisation / facteurs de transcription chez les végétaux

Coloration (fleurs, nombreux fruits - anthocyanes) : attraction de pollinisateurs

Communication chimique

Caractère antioxydant, photoprotecteur

Métabolites défensifs

• Propriétés biologiques

-Veinotoniques (inhibition de la COMT au niveau veineux) - Données Cliniques

- Antioxydants

-Antiinflammatoires (diminution de la production de cytokines pro-inflammatoires)

31

Flavonoïdes : propriétés Flavonoïdes : propriétés antioxydantesantioxydantesGroupements impliqués dans l’activité Groupements impliqués dans l’activité antioxydanteantioxydante

Quercétine

Williams et al., 2004

Activités antiradicalairesChélation des ions métalliques

Groupement catéchol

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Anthocyanes, anthocyanosides – Variation de la couleur en fonction du

pH (flavonoïdes largo sensu)

O

OH

HO

OH

R

OH

A B

C

Vigne rouge, Vitisvinifera var.

tinctoria, Vitaceae (feuille)

34

Anthocyanes, anthocyanosides

Emploi : veinotonique

Bleuet (fleur)Centaurea cyanusAsteraceaeAstringent

Sureau noir (fleurs, fruits, écorce)Sambucus nigraAdoxaceaesudorifique

Airelle-Myrtille (feuilles, fruits)Vaccinium vitis-idaeVaccinium corymbosumEricaceaeVeinotonique, « antioxydant »

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Kudzu (racine)Pueraria lobataFabaceaePropriétés phytoestrogéniquesSevrage alcoolique

Plantes à Plantes à isoflavonesisoflavones ((FlavonoidesFlavonoides largo sensu)largo sensu)FabaceaeFabaceae +++ +++

Soja (Graine)Glycine max

Système hormonal féminin

R1 R2

Daidzéine H H

Glycitéine OCH3 H

Génistéine H OH

R1 R2 R3

Génistine H OH H

Glycitine OCH3 H H

Daidzine H H H

Malonyl-génistine

H OH COCH2COOH

Malonyl-glycitine

OCH3 H COCH2COOH

Malonyl-daidzine

H H COCH2COOH

Acétyl-génistine

H OH COCH3

Acétyl-glycitine

OCH3 H COCH3

Acétyl-daidzine

H H COCH3

aglycones

Formes glycosylées

O

O

HO

OHR2

R1

O

OOH

R2

R1

O

H

HO

H

HO

H

OOHH

H

OR3

TerpènesTerpènes

Composés Composés phénoliquesphénoliques

PolyacétatesPolyacétates

AlcaloïdesAlcaloïdes

GlucosinolatesGlucosinolates

AcidesAcides--phénolsphénols

LignanesLignanes

FlavonoidesFlavonoides

AnthraquinonesAnthraquinones

CoumarinesCoumarines

Dérivés du phénylpropane

Origine mixte

Dérivés de l’acétate

TaninsTanins

StilbènesStilbènes

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Proanthocyanidines (PAC) = Oligomères procyanidoliques (OPC)

Tanins condensés

O

OHOH

HO

OH

OH

O

OHOH

HO

OH

OH

O

OH

OH

HO

OH

OH

O

OHOH

HO

OH

OH

O

OHOH

HO

OH

OH

HO

O

OH

HO

O

OH

Cassis (Feuille, fruit)Ribes nigrumGrossulariaceaeProanthocyanidines =ProdelphininesVeinotonique, antiinflammatoire

Oligomères : liaison de 2 ou 3 unités anthocyane

Type A ou Type B

Vaccinium oxycoccus(airelle canneberge, canneberge ou atocas)Europe

Vaccinium macrocarpon(airelle à gros fruits, canneberge à gros atocasAmerican CranberryAmérique du Nord

Inhibent l’adhésion d’E. coli Au niveau urinaire

Type A

Type B

38

Dérivés de l’acide gallique tanins « hydrolysables » : Esters

punicallagine

GrenadePunica granatum(Lythraceae)

Galle du Chêne :

Tumeur formée à la suite d’une piqûre d’insecte, riche en tanins hydrolysables

Colorant, veinotonique

Acide gallique Acide ellagique

Les molécules d’acide gallique sont fixée à une molécule de glucose

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20

TerpènesTerpènes

Composés Composés phénoliquesphénoliques

PolyacétatesPolyacétates

AlcaloïdesAlcaloïdes

GlucosinolatesGlucosinolates

AcidesAcides--phénolsphénols

LignanesLignanes

FlavonoidesFlavonoides

AnthraquinonesAnthraquinones

CoumarinesCoumarines

Dérivés du phénylpropane

Origine mixte

Dérivés de l’acétate

TaninsTanins

StilbènesStilbènes

Composés phénoliques issus de la voie des acétatesComposés phénoliques issus de la voie des acétates

O O O

HO

O O O O

SCoA

HOOC

O

SCoA

O

SCoA

x7

Acétyl-CoA x 1

OHOHOH

HO

anthrone

anthraquinone(i.e. forme oxydée)

OHOOH

HO

O

SCoA

O

O

O

OH

OHHO

O

O O

Phloroglucinol

Malonyl-CoA

+

x3

Phlorotannins des alguesPhloroglucinols prénylés, acylés...

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21

O OHOH

O

b-D-GlucoseH

Aloïne A

a-L-Rhamnose

Aloès (suc)

Aloe spp. (ex : A. ferox,

Aloès du cap = A.

barbadensis = A. vera (suc)

Asphodelaceae,

Xanthorrhoreaceae

41

COO

OOC

O

O

O

HO

O

OH

OHOse

OHOse

Ose

Ose

séné de l’Inde (foliole, gousse)Cassia angustifoliaFabaceae

Bourdaine, (écorce)Rhamnus frangulaRhamnaceaeanthrones

O

O

O

O

OHGlc-b-D

Rha-a-L

glucofranguline A

44--Composés phénoliques issus de la voie des acétatesComposés phénoliques issus de la voie des acétatesPlantes à Plantes à hydroxyanthracéniqueshydroxyanthracéniques laxatifs stimulantslaxatifs stimulants

sennosides

TerpènesTerpènes

Composés Composés phénoliquesphénoliques

PolyacétatesPolyacétates

AlcaloïdesAlcaloïdes

GlucosinolatesGlucosinolates

Acides aminésAcides aminésProtéinesProtéines

Acides gras => lipidesAcides gras => lipides

Bases puriques, pyrimidiquesBases puriques, pyrimidiquesNucléotidesNucléotidesADN, ARNADN, ARN

Sucres simples, oligosaccharidesSucres simples, oligosaccharidesAcides organiques, polysaccharidesAcides organiques, polysaccharides

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22

TerpènesTerpènes

Composés Composés phénoliquesphénoliques

PolyacétatesPolyacétates

AlcaloïdesAlcaloïdes

GlucosinolatesGlucosinolates

MonoterpènesMonoterpènesIridoïdesIridoïdes

DiterpènesDiterpènes

TriterpènesTriterpènes

SesquiterpènesSesquiterpènes

Dérivés Dérivés terpéniques terpéniques

Les dérivés terpéniques sont issus de l’unité isoprène (5 atomes de carbone = C5), l’association de plusieurs unités isopréniquesaboutit à plusieurs classes de composés.

OPP

OPP

diméthylallyldiphosphate

isopentényldiphosphate

unités en C5 : isoprènes"activés" x2

monoterpènes : C10

diterpènes : C20

x2

tétraterpènes : C40

triterpènes : C30

sesquiterpènes : C15

x2x3

stérols, saponosides

composants d'huiles essentielles

chlorophylles,résines, latex...

caroténoïdes

lactones sequiterpéniques

P

O

OOO

OP

O

O

P

O

OOO

OP

O

O

P

O

OOO

OP

O

O

iridoïdes

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MonoterpènesMonoterpènes –– Cyclisation d'un précurseur en Cyclisation d'un précurseur en C10C10

Iridoïdes: « Principes amers »

Iridoides et séco-iridoïdes

Gentianaceae, Oleaceae,…

Monoterpènesvolatiles :

Plantes aromatiques productrices d’huiles essentielles

Lamiaceae, Apiaceae, Myrtaceae, Pinaceae, Cupressaceae…

Cyclisation

P

O

OOO

OP

O

O

MonoterpènesMonoterpènes volatiles volatiles –– Huiles EssentiellesHuiles Essentielles

Synthèse des huiles essentielles : spécialisation de

structures

Gymnospermes : canaux à résine

Angiospermes : laticifères / poils / canaux sécréteurs /

autres structures glandulaires

Myrtaceae : poche schizogène

Rutaceae : poches sécrétrices schizolysigènes

Plusieurs familles aromatiques: poils sécréteursEx : Lamiaceae

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LavandeLavandula angustifolia Mill.Lamiaceae

Fleur

Feuille

Ecorces d’agrumesCitrus sp. Rutaceae

Fruits de carvi

CarviCarum carvi L.Apiaceae

MonoterpènesMonoterpènes volatiles : classification?volatiles : classification?

CHO

citronellal

CHO

neral

CHO

geranial

citrals

O

(-)-carvone (+)-3-thuyone

OO

(+)-camphre

OH

thymol

OH

carvacrol

( -) -a-pinène ( +) -b-pinène ( -) -limonène

OH

( -) -menthol

CH2OH

géraniol linalol

HO

a-terpineol

OH

OH

(-)bornéol

acétate de linalyle

AcO

OAc

(-)-acétate de bornyle

CH2OAc

acétate de géranyle

OAc

( -) acétate de menthyle

O

1,8-cinéole

Non fonctionnalisés

Alcools

Esters

Ether(oxyde)

Phénols

Cétones

Aldéhydes

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zeste ‘épicarpe et mésocarpe’ :HE à limonène + furocoumarines!

FleursHe = « HE de Néroli »Anthranilate de méthyle

FeuillesHe = « HE de Petit Grain Bigarade»

BigaradierBigaradierCitrus Citrus aurantiumaurantium spsp..

RutaceaeRutaceaeEucalyptus à 1,8-cinéole=« eucalyptol »Myrtaceae

E. globulus : 70-75%E. polybrachteaE. radiata : 62-72%

Thyms :Thymus vulgarisLamiaceaeCT (chimiotype)… À géraniolÀ linalolÀ paracymèneÀ thuyanolÀ thymol

ExemplesExemples

Autres Autres MonoterpènesMonoterpènes : Les : Les IridoïdesIridoïdes

O

O

O

HO

OOH

OHOH

HO

Iridoïdes : « Principes amers »

Essentiellement sous forme glycosylée. Ils ne sont pas volatils et ne se retrouvent donc pas dans les huiles essentielles.

Famille des Lamiacées,Verbénacées, Plantagnacées, Scrofulariées...

Propriétés antimicrobiennes, digestives, antiinflammatoires

P

O

OOO

OP

O

O

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O

O

O

HO

OOH

OHOH

HO

Plantes Plantes à à secoseco--IridoïdesIridoïdes

Gentiane jaune (racine),Gentiana luteaGentianaceae

Olivier (feuille)Olea europaeOleaceae

Petite CentauréeCentaurium erythreaGentianaceaeApéritive

swertiamarine

oleuropéine

gentiopicroside

O

HO OH

HO-Glc

O

O

harpagoside

Harpagophytum (racine secondaire),Harpagophytum procumbensPedaliaceaeAntiinflammatoire

Plantain (p aer),Plantago sp.PlantaginaceaeAntiinflammatoire

Plantes Plantes à à iridoïdesiridoïdes

O

H

O

O

O

O

O

O

O

Valériane (parties soputerraines),Valeriana officinalis, Caprifoliaceae, anc.-ValerianaceaeSédatif

O

HO OH

HO-Glc

AucubosideHO

Valépotriates

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Dérivés Dérivés terpéniques terpéniques

Les dérivés terpéniques sont issus de l’unité isoprène (5 atomes de carbone = C5), l’association de plusieurs unités isopréniquesaboutit à plusieurs classes de composés.

OPP

OPP

diméthylallyldiphosphate

isopentényldiphosphate

unités en C5 : isoprènes

x2

monoterpènes : C10

diterpènes : C20

x2

tétraterpènes : C40

triterpènes : C30

sesquiterpènes : C15

x2x3

stérols, saponosides

composants d'huiles essentielles

chlorophylles,résines, latex...

caroténoïdes

lactones sequiterpéniques

P

O

OOO

OP

O

O

P

O

OOO

OP

O

O

P

O

OOO

OP

O

O

iridoïdes

Sesquiterpènes Sesquiterpènes –– Cyclisation d'un précurseur en C15Cyclisation d'un précurseur en C15

O

Ogermacranolide

1

2

3 4

56 7

8

910

11

13

14

15

O

O

O

O

O

O

1

5

15

1

5

15

O

Oélémanolidepseudoguaianolide

guaianolide eudesmanolide

(-)-zingibérène

H

(-)-ß-bisabolène

P

O

OOO

OP

O

O

farnésyl-diphosphate

Lactones sesquiterpéniques : « Principes amers »

Famille des Astéracées+++

Pissenlit, Artichaut

Sesquiterpènes volatils :

Plantes aromatiques productrices d’huiles essentielles

Gingembre

Camomille, matricaire

Cyclisation

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Camomille romaine, capitulesChamamaelum nobileDigestion Digestion -- ORL ORL

Plantes à sesquiterpènes Plantes à sesquiterpènes –– Lactones Lactones sesquiterpéniquessesquiterpéniquesProduction d’azulènes : huiles essentielles bleuesProduction d’azulènes : huiles essentielles bleues

Matricaire, Camomille allemande

Matriarca chamomilla (Asteraceae)

activités anti-inflammatoires et anti-ulcéreuses

(-)-α-bisabolène

H

(-)-β-bisabolène

ProazuleneAzulène

Dérivés Dérivés terpéniques terpéniques

Les dérivés terpéniques sont issus de l’unité isoprène (5 atomes de carbone = C5), l’association de plusieurs unités isopréniques aboutit à plusieurs classes de composés.

OPP

OPP

diméthylallyldiphosphate

isopentényldiphosphate

unités en C5 : isoprènes

x2

monoterpènes : C10

diterpènes : C20

x2

tétraterpènes : C40

triterpènes : C30

sesquiterpènes : C15

x2x3

stérols, saponosides

composants d'huiles essentielles

chlorophylles,résines, latex...

caroténoïdes

lactones sequiterpéniques

P

O

OOO

OP

O

O

P

O

OOO

OP

O

O

P

O

OOO

OP

O

O

iridoïdes

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DiterpènesDiterpènes : précurseur C20: précurseur C20

Romarin (feuille),Rosmarinus officinalisLamiaceae

ColeusColeus forskolii(= Plectranthusbarbatus)Lamiaceae

Germandrée Petit-ChêneTeucrium chamaedrysLamiaceae=> Liste B, toxique

Carnosol, acide carnosiqueAntioxydants

ForskolineAmaigrissement

Teucrine A!! Diterpènes furaniquesHépatotoxiques

P

O

OOO

OP

O

O

Dérivés Dérivés terpéniques terpéniques

Les dérivés terpéniques sont issus de l’unité isoprène (5 atomes de carbone = C5), l’association de plusieurs unités isopréniquesaboutit à plusieurs classes de composés.

OPP

OPP

diméthylallyldiphosphate

isopentényldiphosphate

unités en C5 : isoprènes

x2

monoterpènes : C10

diterpènes : C20

x2

tétraterpènes : C40

triterpènes : C30

sesquiterpènes : C15

x2x3

stérols, saponosides

composants d'huiles essentielles

chlorophylles,résines, latex...

caroténoïdes

lactones sequiterpéniques

P

O

OOO

OP

O

O

P

O

OOO

OP

O

O

P

O

OOO

OP

O

O

iridoïdes

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TriterpènesTriterpènes : cyclisation d'un précurseur en C30: cyclisation d'un précurseur en C30

Formes hétérosidiques = saponosides(ou saponines)

Génines tetracycliques :stérols, stéroides...

Génines pentaycliquesTriterpénoïdes

A B

C D

A B

C DE

Génine Apolaire (Hydrophobe)Partie osidique Polaire(hydrophile)

Formes hétérosidiques = saponosides(ou saponines)

Propriétés tensio-actives, pouvoir moussant

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Lierre grimpant, Hedera helix, Araliaceae (bois)Expectorant, antispasmodique de la toux

O

O

O

b-D-Glc b-D-Glc a-L-Rha

Ara-a-LRha-a-LOH hédéracoside C

Réglisse Glycyrrhiza glabra

FabaceaeEdulcorant, antiulcéreux

expectorant

Acide glycyrrhizique = glycyrrhizine

génine : acide glycyrrhétique

édulcorant

mucolytique ; adoucissant

hyperaldostéronisme secondaire

TriterpènesTriterpènes : : exemplesexemples

TerpènesTerpènes

Composés Composés phénoliquesphénoliques

PolyacétatesPolyacétates

AlcaloïdesAlcaloïdes

GlucosinolatesGlucosinolates

Dérivés du tryptophane=Dérivés du tryptophane=AlcaloidesAlcaloides indoliquesindoliques

Dérivés de la tyrosine : Dérivés de la tyrosine : AlcaloidesAlcaloides isoquinoléiquesisoquinoléiques

Dérivés de la lysineDérivés de la lysine

Dérivés de l’Dérivés de l’ornithineornithine

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Composés azotés : AlcaloïdesComposés azotés : Alcaloïdesmétabolisme des acidesmétabolisme des acides--aminésaminés

N

indolizidines

N

quinolizidinesNH

pyridines

COOH

OH

OH

HO

acide shikimique

COOH

NH2

OH

L-tyrosine

NR

tétrahydro-isoquinoléines

COOH

NH2

NH

L-tryptophane

NH2

COOH

acide anthranilique

NH2

NH2

COOH

L-lysine

NH2NH2

COOH

L-ornithine

NH

pipéridines

N

pyrolizidines

N

tropanes

alcaloïdes indoliques sensu lato

alcaloïdes divers

Krebs

Les plantes à alcaloïdes sortent du champ d’application de la phytothérapie du fait de leur activité très marquée et de leur marge thérapeutique étroite.

Quelques plantes à dérivés isoquinoléiques et indoliquessont utilisées.

Composés Composés dérivés d’acides aminés:dérivés d’acides aminés:Les Les GlucosinolatesGlucosinolates

Chou de BruxellesBrassica oleraceavar. gemmifera

Chou-Fleur, RomanescoBrassica oleraceavar. botrytis

RutabagaBrassica napusvar. napobrassica

BrocoliBrassica oleraceavar. italica

Chou chinoisBrassica rapa L. subsp. pekinensis

Raifort sauvage, Armoraciarustica, Brassicaceae(racines)

Radis Noir, Raphanus niger, Brassicaceae (racines)

moutarde noire,Brassica nigraBrassicaceae

cochléaire,Cochlearia officinalisBrassicaceae

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33

Méthodes de la PharmacognosieMéthodes de la Pharmacognosieet de la Chimie et de la Chimie des substances des substances Naturelles Naturelles

((PhytochimiePhytochimie))

Les classiquesLes classiques

Les innovantes Les innovantes

Méthodes de la Pharmacognosie et de la Chimie Méthodes de la Pharmacognosie et de la Chimie des substances des substances Naturelles (Naturelles (PhytochimiePhytochimie) )

Méthodes Méthodes analytiquesanalytiques

Méthodes Méthodes séparatives :séparatives :Purification, Purification, IsolementIsolement

Méthodes Méthodes extractivesextractives

Analyses structurales :Spectroscopie par résonance magnétique (RMN)

Spectrométrie de Masse (SM)

Extractions classiques Nouveaux procédés d’extraction

Méthodes chromatographiques

Cristallisation

Méthodes chromatographiques-Chromatographie Couche Mince (CCM)- Chromatographie Liquide Haute Performance HPLC- Chromatographie en Phase Gazeuse (CPG)

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34

EXTRACTION

EXTRACTIONEXTRACTION

Extrait

Extraction

Plante(drogue végétale)

Mise en contact avec un solvant++ ==

Etat de la plante (frais / sec)Degré de fragmentation de la planteTempérature d’extractionNature du solvant (polarité)Durée

Les paramètresLes paramètres

Dessication : pour une teneur en eau résiduelle < 10%Afin de limiter les risques de contamination microbienneConditions douces : 40 à 45°C / Conditions très douces : 25°C (Principes volatils : (Anis, Badiane, fenouil, rose rouge..)...

A l'air : Dans un hangar aéré, sur claies à plat ou 'bouquets' séchésEn plein air : dans certaines zones géographiques, ! aléas

climatiques...

A l'étuve : séchage rapide, quelques heures

Conditions de séchage

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Degré de fragmentation : Broyage Degré de fragmentation : Broyage

Broyeurs à billes, à couteaux, à marteaux…

!! Echauffement important : perte des molécules volatiles Et dégradation des composés sensibles à la chaleur

Broyeur à couteaux(Fritsch)

CryobroyageCryobroyageBroyage à basse température sous

azote liquide (-196°C) maintient à -80°-50°C avant conditionnement

Conservation des principes thermosensibles

Intéressant pour les plantes fraîches : broyage plus simple car durcissement des tissus

MicroextractionMicroextraction par par homogénéiseurshomogénéiseurs: broyage par des microbilles de : broyage par des microbilles de céramiquecéramique

Intéressant pour un nombre important d’échantillons(24 échantillons à la fois)

Faibles quantités de plantes (100-200 mg)

Idéal pour des analyses HPLC

Plante pré-fragmentée+ solvant

+ microbilles

Lyse cellulaire, extraction plus performante

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36

Température d'extractionTempérature d'extraction

Percolation

Macération Digestion Infusion Décoction

Solvant maintenu à ébullition

Solvant bouillantSolvant tièdetempérature

ambiante

Température d’extraction : Certains composés sont difficilement extraits à froid et nécessitent un chauffage pour passer dans le solvant d’extraction.

Facteurs influençant l’étape d’extraction :La La température d'extractiontempérature d'extraction

Fragments grossiers, coriaces (racines) : décoction

Plantes à huiles essentielles : éviter la décoction : macération / infusion

Sucres polysaccharides

Sels

Formes hétérosidiques

Dérivés non glycosylés

(non liés à une partie sucrée)

Acides grasDérivés

terpéniquesCaroténoïdes

Eau

Composés phénoliques

MélangesEau-alcools

Moyennement polaires (alcools purs, acétate d’ethyle, acétone, Dichlorométhane)…

Facteurs influençant l’étape d’extraction :Le Le solvant solvant d'extraction classiquesd'extraction classiques

Polarité du solvant: Les métabolites vont être extrait en fonction de leur affinité pour un solvant. Les composés très polaires sont solubles dans l’eau (polaires, hydrosolubles), les moins polaires sont solubles dans les alcools forts, voire huiles végétales (apolaire, liposolubles, ou hydrophobes)

).

Polaire Apolaire

CyclohexaneEther de pétroleHuiles…

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La La température température d'extraction / la pressiond'extraction / la pressionL’ASE (L’ASE (AcceleratedAccelerated SolventSolvent Extraction) / Extraction) /

PSE (PSE (PressuredPressured solventsolvent extractionextraction

Extraction dans des cellules en inox soumises au solvant sous pression (100 bars)

Cycles de 15-20 minutes

Economie de solvant et de temps

Le Le solvant solvant d'extraction : les nouveaux solvantsd'extraction : les nouveaux solvantsSolvants ioniques et NADESSolvants ioniques et NADES

«« Chimie verteChimie verte , Eco, Eco--extractionextraction »»

Liquides ioniques : sels à l’état liquidesObtenus par synthèse : (sels d’imidazolium-MIM, sels de pyridinium, les anions étant des tertafluoroborate,…) Points de fusions bas, très visqueuxConsidérés comme polaires Très chers…

Les NADES (Natural Deep EutecticcSolvents) : Liquides eutectiques profonds : solvants « propres » - biodégradables+++

obtenus par mélange de corps pursUrée, chlorure de cholineMélanges de sucres , ou d’acides et de sucres (acide citrique, glucose)

Caractère ionique, gamme de composés extraits très large

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Les Huiles essentielles : un procédé d’extraction particulierLes Huiles essentielles : un procédé d’extraction particulierL’entraînement à la vapeur d’eauL’entraînement à la vapeur d’eau

IndirectIndirect

Huiles Essentielles : procédés d’obtention Huiles Essentielles : procédés d’obtention Entrainement à la vapeur d’eau directEntrainement à la vapeur d’eau direct

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Huiles Essentielles : procédés d’obtention Huiles Essentielles : procédés d’obtention Expression mécanique à froid: écorces d’agrumesExpression mécanique à froid: écorces d’agrumes

CitrusCitrus spsp. famille des . famille des RutaceaeRutaceae

Principe : Le CO2 est maintenu sous forme liquide dans des conditions de pression et de température spécifique (c’est le point critique). Dans ces conditions, il peut extraire une partie des métabolites de la plante. Lors du retour aux conditions de température et de pression normales, le CO2 est évaporé et il ne reste plus que l’extrait « sec ». Le CO2 est alors recyclé et peut re-servir à une nouvelle extraction.

Extraction par des Extraction par des Fluides Fluides SuperSuper--CritiquesCritiques

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40

Méthodes de la Pharmacognosie et de la Chimie Méthodes de la Pharmacognosie et de la Chimie des substances des substances Naturelles (Naturelles (PhytochimiePhytochimie) )

Méthodes Méthodes analytiquesanalytiques

Méthodes Méthodes séparatives :séparatives :Purification, Purification, IsolementIsolement

Méthodes Méthodes extractivesextractives

Analyses structurales :Spectroscopie par résonance magnétique (RMN)

Spectrométrie de Masse (SM)

Extractions classiques Nouveaux procédés d’extraction

Méthodes chromatographiques

Cristallisation

Méthodes chromatographiques-Chromatographie Couche Mince (CCM)- Chromatographie Liquide Haute Performance HPLC- Chromatographie en Phase Gazeuse (CPG)

Purification classique par chromatographie solide/Purification classique par chromatographie solide/lquidelquidesur gel de silice sur gel de silice

(Flash (Flash ChromatographyChromatography / VLC vacuum / VLC vacuum liquidliquid chromatographychromatography))

Colonne remplie de phase stationnaire constituée de siliceSéparation des composés basée sur leur polarité

Les produits les plus polaires sont retenus et donc sont éluésmoins rapidement

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Purification classique par chromatographie sur gel de silice Purification classique par chromatographie sur gel de silice (Flash (Flash ChromatographyChromatography / VLC vacuum / VLC vacuum liquidliquid chromatographychromatography))

1- Préparation de la phase stationnaire=gel de silice

2- Dépôt du mélange de composés

3- Elution avec la phase mobile

4- Isolement des produits purs

Analyse structurale

KD > 1

KD = 1

KD < 1 lower

upperD

AA

K ][][

=

Concentration of A in upper phase

Concentration of A in lower phase

Ampoule à décanter

Phase supérieure

La plus légère

Purification par CPC : Chromatographie de partagePurification par CPC : Chromatographie de partagecentrifugecentrifuge

Chromatographie liquideChromatographie liquide--liquide liquide

Séparation des composés en mélange dans deux phases non misciblesEn fonction de leur affinité pur chaque phase= coefficient de partage

Phase inférieure

La plus lourde

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42

HistoryHistory

Separatory funnel RLCC

HSCCC

CPC

DCCC: Droplet Counter Current Chromatography

RLCC: Locular liquid Counter Current chromatography

HSCCC: High Speed Counter Current Chromatography

CPC: Centrifugal Partition Chromatography

Craig DCCC

Purification par CPC : Chromatographie de partagePurification par CPC : Chromatographie de partagecentrifugecentrifuge

Chromatographie liquideChromatographie liquide--liquide liquide

Séparation des composés en mélange dans deux phases non miscibles

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Heaviest phase : mobile phase

KD > 1

KD = 1

KD < 1 low

upD

AA

K ][][

=

1- Mise au point du système de solvant biphasique1’ – Préparation de plusieurs litres du mélange biphasique2 – Chargement de la phase stationnaire (la plus dense, en bas) dans la CPC3 - injection du mélange de composés dans la CPC4- élution par la phase mobile (la plus légère, au dessus)

KD > 1

KD = 1

KD < 1 low

upD

AA

K ][][

=Heaviest phase :

mobile phase

1 Separatory funnels in series,2 Loading of stationary lightest phase in all separatory funnel 3 Injection of sample (mixture of three molecules)4 Loading of mobile phase in the first funnel, shaking, separation5 Transfer of lower mobile phase from the first to the second funnel, loading of fresh mobile phase in the first funnel

Chromatographic phenomena in liquid liquidChromatographic phenomena in liquid liquid

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Heaviest phase : mobile phase

1 Separatory funnels in series,2 Loading of stationary lightest phase in all separatory funnel 3 Injection of sample (mixture of three molecules)4 Loading of mobile phase in the first funnel, shaking, separation5 Transfer of lower mobile phase from the first to the second funnel, loading of fresh mobile phase in the first funnel6 Step 5 repeat until the last funnel

KD > 1

KD = 1

KD < 1 low

upD

AA

K ][][

=

Chromatographic phenomena in liquid liquidChromatographic phenomena in liquid liquid

Heaviest phase : mobile phase

1 Separatory funnels in series,2 Loading of stationary lightest phase in all separatory funnel 3 Injection of sample (mixture of three molecules)4 Loading of mobile phase in the first funnel, shaking, separation5 Transfer of lower mobile phase from the first to the second funnel, loading of fresh mobile phase in the first funnel6 Step 5 repeat until the last funnel

KD > 1

KD = 1

KD < 1 low

upD

AA

K ][][

=

Chromatographic phenomena in liquid liquidChromatographic phenomena in liquid liquid

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Heaviest phase : mobile phase

1 Separatory funnels in series,2 Loading of stationary lightest phase in all separatory funnel 3 Injection of sample (mixture of three molecules)4 Loading of mobile phase in the first funnel, shaking, separation5 Transfer of lower mobile phase from the first to the second funnel, loading of fresh mobile phase in the first funnel6 Step 5 repeat until the last funnel

KD > 1

KD = 1

KD < 1 low

upD

AA

K ][][

=

Chromatographic phenomena in liquid liquidChromatographic phenomena in liquid liquid

Heaviest phase : mobile phase

1 Placing separatory funnels in line,2 Loading of stationary lightest phase in all separatory funnel 3 Injecting sample (mixture of three molecules)4 Loading of mobile phase in the first funnel, shaking, separation5 Transfering of lower mobile phase from the first to the second funnel, loading of fresh mobile phase in the first funnel6 Step 5 repeated until the last funnel

KD > 1

KD = 1

KD < 1 low

upD

AA

K ][][

=

Chromatographic phenomena in liquid liquidChromatographic phenomena in liquid liquid

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Heaviest phase : mobile

1 Separatory funnels in series,2 Loading of stationary lightest phase in all separatory funnel 3 Injection of sample (mixture of three molecules)4 Loading of mobile phase in the first funnel, shaking, separation5 Transfer of lower mobile phase from the first to the second funnel, loading of fresh mobile phase in the first funnel6 Step 5 repeat until the last funnel

KD > 1

KD = 1

KD < 1 low

upD

AA

K ][][

=

Chromatographic phenomena in liquid liquidChromatographic phenomena in liquid liquid

Heaviest phase : mobile phase

Time

1 Separatory funnels in series,2 Loading of stationary lightest phase in all separatory funnel 3 Injection of sample (mixture of three molecules)4 Loading of mobile phase in the first funnel, shaking, separation5 Transfer of lower mobile phase from the first to the second funnel, loading of fresh mobile phase in the first funnel6 Step 5 repeat until the last funnel

KD > 1

KD = 1

KD < 1 low

upD

AA

K ][][

=

Chromatographic phenomena in liquid liquidChromatographic phenomena in liquid liquid

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Heaviest phase : mobile phase

Time

1 Separatory funnels in series,2 Loading of stationary lightest phase in all separatory funnel 3 Injection of sample (mixture of three molecules)4 Loading of mobile phase in the first funnel, shaking, separation5 Transfer of lower mobile phase from the first to the second funnel, loading of fresh mobile phase in the first funnel6 Step 5 repeat until the last funnel

KD > 1

KD = 1

KD < 1 low

upD

AA

K ][][

=

Chromatographic phenomena in liquid liquidChromatographic phenomena in liquid liquid

Heaviest phase : mobile phase

Time

1 Separatory funnels in series,2 Loading of stationary lightest phase in all separatory funnel 3 Injection of sample (mixture of three molecules)4 Loading of mobile phase in the first funnel, shaking, separation5 Transfer of lower mobile phase from the first to the second funnel, loading of fresh mobile phase in the first funnel6 Step 5 repeat until the last funnel

KD > 1

KD = 1

KD < 1 low

upD

AA

K ][][

=

Chromatographic phenomena in liquid liquidChromatographic phenomena in liquid liquid

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Heaviest phase : mobile phase

Time

1 Separatory funnels in series,2 Loading of stationary lightest phase in all separatory funnel 3 Injection of sample (mixture of three molecules)4 Loading of mobile phase in the first funnel, shaking, separation5 Transfer of lower mobile phase from the first to the second funnel, loading of fresh mobile phase in the first funnel6 Step 5 repeat until the last funnel

KD > 1

KD = 1

KD < 1 low

upD

AA

K ][][

=

Chromatographic phenomena in liquid liquidChromatographic phenomena in liquid liquid

Mobile phase = heaviest phase

Temps

KD > 1

KD = 1

KD < 1 lower

upperD

AA

K ][][

=

Elution extrusionElution extrusion

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Mobile phase = lightest phase

Temps

KD > 1

KD = 1

KD < 1 lower

upperD

AA

K ][][

=

Elution extrusionElution extrusion

Temps

KD > 1

KD = 1

KD < 1 lower

upperD

AAK ][

][=

Elution extrusionElution extrusion

Mobile phase = lightest phase

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Temps

KD > 1

KD = 1

KD < 1 lower

upperD

AAK ][

][=

Elution extrusionElution extrusion

Mobile phase = lightest phase

Temps

KD > 1

KD = 1

KD < 1 lower

upperD

AAK ][

][=

Elution extrusionElution extrusion

Mobile phase = lightest phase

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KD > 1

KD = 1

KD < 1 lower

upperD

AAK ][

][=

Temps

Mobile phase = lightest phase

Analyse structurale

Méthodes de la Pharmacognosie et de la Chimie Méthodes de la Pharmacognosie et de la Chimie des substances des substances Naturelles (Naturelles (PhytochimiePhytochimie) )

Méthodes Méthodes analytiquesanalytiques

Méthodes Méthodes séparatives :séparatives :Purification, Purification, IsolementIsolement

Méthodes Méthodes extractivesextractives

Analyse structurale du produit purSpectroscopie par résonance magnétique (RMN)

Spectrométrie de Masse (SM)

Extractions classiques Nouveaux procédés d’extraction

Méthodes chromatographiques

Cristallisation

Méthodes chromatographiques-Chromatographie Couche Mince (CCM)- Chromatographie Liquide Haute Performance HPLC- Chromatographie en Phase Gazeuse (CPG)

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Spectrométrie de masse : de la masse moléculaire à la formule bruteSpectrométrie de masse : de la masse moléculaire à la formule brute

L’electrospray (ESI) est une méthode d’ionisation La solution est nébullisée dans un champ électrique Les molécules ionisées sont ensuite séparées en fonction de leur masse

Les masses des ions sont alors enregistrées

Les molécules à analyser sont mises en solution puis injectées dans l’appareil

On obtient des valeurs de m/z qui peuvent être des adduits. En mode positif : l’adduit le plus courante est la molécule protonnée, on mesure doncla masse de l’ion [M+H]+ (masse du composé + masse du proton)

On en déduit alors la masse moléculaire de notre composé => Formule bruteCarbone, Hydrogène, Azote, Oxygène

CxHyNzO…

On peut aussi voir la masse des fragments du composé si l’énergie d’ionisation est élevée

m/z 77

m/z 105

m/z 121

[M+H]+

fragments

Spectrométrie de masse : Spectrométrie de masse : De la valeur de m/z à la formule bruteDe la valeur de m/z à la formule brute

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Analyse par spectroscopie de résonance magnétiqueAnalyse par spectroscopie de résonance magnétique

Enregistrement de signaux émis par des atomes à nombre d’électrons impairs quand ils -Proton : H-1-Carbone : C-13(fluor, azote…)

Chaque proton (H1) ou carbone (C13) sur lamolécule émet un signal qui est enregistré

En fonction de son voisinage, le signal sera différent

L’électron libre tourne dans le champ magnétique ce qui émet un signal avec une fréquence (Hertz)Le signal est transformé et est mesuré en ppm (partie par million)

Echelles des déplacements chimiques en ppm

Signaux plus ou moins grands, proportionnels au nombre de protonsSignaux dédoublés en fonction du voisinage : multiplicité

Spectres RMN à une dimension, Spectres RMN à une dimension, RMN du proton, RMN du carboneRMN du proton, RMN du carbone

Spectre Carbone

Spectre Proton

Thymol

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RMN à deux dimensionsRMN à deux dimensions

Ex. COSY , permet de visualiser les protons voisins

nombreuses expériences de RMN

Informations différentes selonl’expérience

Identification structurale

Aide avec les données de la littérature

Analyse d’un mélange complexe : Analyse d’un mélange complexe : Vers la Vers la déréplicationdéréplication

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la Chromatographie su couche mince

1- Technique de Chromatographie Couche Mince* CCM

Elle consiste à déposer sur une plaque de gel de silice un extrait à analyser (T) et des

substances de références connues de la plante (A, B). La plaque est ensuite placée dans

une cuve contenant un solvant (=phase mobile qui entraîne les différents constituants.

Après migration et révélation, on identifie les constituants. Une substance qui a migré au

même niveau qu'une substance de référence et ayant la même couleur après révélation est

alors identifiée comme étant cette substance.

C'est la plus utilisée dans les monographies de contrôle de la Pharmacopée

TA B T

A

B

A

A

B B

Cuve remplie de Phase mobile

Gousse de Séné

Feuille de séné

sennoside A

sennoside B

Révélateur 1 : HNO3/KOH

Exemple du séné avec différents type de révélation

SénéDrogue végétale = gousse et

feuillesCassia angustifolia, Cassia

senna,

Utilisation de réactifs de révélation spécifiques

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Technique de Chromatographie Liquide Haute

Performance (CLHP)

C’est une phase mobile liquide qui entraine les

composés à analyser

L'extrait est injecté dans un appareil constitué d'un

colonne ou la phase mobile passe sous très haute

pression, ceci permet de mieux séparer les

constituants qui apparaissent sous forme de pic sur

un Chromatogramme. L'aire du pic est relative à la

quantité présente dans l'extrait.

Analyse HPLC

Détection UV : les molécules doivent

absorber dans l’UV pour être détectées

Contrôle Et traitement des données

SolvantsPompe

Passeur d’échantillon ou boucle d’injection

Colonne de CLHP+/- Four

Collecteur de Fractions

Poubelle

Détecteur

Analyse HPLC

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• Choix d’une colonne de phase stationnaire– Colonnes contenant des particules fines de phase stationnaire solide

• Silice greffée C-18, la plus courante pour les produits naturels

• Autres : phenyl-hexyl, cyano etc…

– Taille des particules : 5µ mais plutôt 4.5

– Pression dans la colonne : environ 100 bars

– UPLC : ultra-haute performance chromatography

• Particules < 2µM

• Choix de la phase mobile :– Sélection du mélange de solvants

– Sélection du gradient (proportion de solvants, durée…)

– Température de la colonne

• Utilisation de standards de référence

Analyse HPLC : mise au point d’une méthode

CPG : Chromatographie en Phase GazeusePour des composés volatils

Les molécules à analyser sont volatilisées La phase mobile est un gaz

Paramètres : Choix de la colonne, et de la température

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CPG –FID et CPG-MS

Détecteur FID

Détecteur MS : permet la déréplicationPar comparaison à une base de donnée

DéréplicationDéréplication : identification de composés déjà : identification de composés déjà connus dans un mélange complexeconnus dans un mélange complexe

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Analyse HPLC couplée à la spectrométrie de masse

Le détecteur détermine la masse des ions m/z

Masse haute résolution

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Chromatogramme LC-MS/MS

Valeurs de m/z des différents ions identifiés

Déréplication par comparaison aux bases de données

Identification des composés connus

Déréplication des extraits – Identification des molécules connues

Biological source : nom de la plante+ Accurate mass : mass exacte déduite de la spectrométrie de masse

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!! Nombreux résultats

Analyse HPLC couplée à la spectrométrie de masse avec fragmentation

-Si correspondance de la masse exacte et des fragments=> Niveau de preuve élevé pour conclure sur l’identité d’une molécule

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Fragmentation des flavonoides

Mise en évidence de Réseaux moléculaire( Molecular Networking )

• Dorrestein et al. Ont développé un système de visualisation des données de LC-MS/MS d’intérêt majeur en phytochimie,

• Les données de fragmentation en LC-MS/MS permettent d’établir des liens entre différents ions. On obtient ainsi des « réseau moléculaires » de molécules apparentées.

La visualisation de ces groupes de métabolites permet:D’identifier rapidement les composés inconnus issus d’une famille phytochimique.De comparer les différents chémotypesPeut être appliqué à la comparaison d’espèces

Molecular Networking as a dereplication strategy,Dorrestein et al,2013,76(9),pp 1686-1699

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Processus du Moléculaire Networking

1 23

45

Expanding the Described Metabolome of the Marine Cyanobacterium Moorea producens JHB through Orthogonal Natural Products Workflows , Boudreau PD et al . PC, Gerwick WH - PLoS ONE (2015).

Le paramètre: Cosine