L’ETUDE CHIMIQUE DE LA PLANTE CODEE ST1026 AYANT UNE ACTIVITE ANTIBACTERIENNE

LES GRANDES FAMILLES DES ANTIBIOTIQUES

L’utilisation de l’antibiothérapie, sans être connue comme telle, est une idée déjà vieille. Depuis longtemps, le pouvoir antibiotique de certains microorganismes est connu implicitement. Il y a 2500 ans, les chinois appliquaient avec succès du lait de Soja fermenté sur les anthrax et les plaies infectées. D’autre part, les cochers ont utilisé pour soigner les blessures de leurs chevaux, pendant des siècles, le pénicillium qui recouvrait les pièces des harnais hors d’usage, qu’ils laissent moisir à dessein dans les écuries. En 1877, Pasteur et Joubert ont observé l’antagonisme entre moisissures et microbe. Ils ont remarqué en effet que les bacilles de l’anthrax se multipliaient très vite quand on les inoculait dans l’urine stérile, mais n’arrivaient pas à se multiplier et mourraient bientôt si, en même temps, on introduisait dans l’urine une des bactéries communes de l’air. Vingt ans après, Duchesne suggéra les possibilités d’utilisation clinique de ces microorganismes comme agents thérapeutiques. En 1929, Flemming nota fortuitement l’inhibition de la croissance d’une colonne de staphylocoques en présence de pénicillium, mais sa publication passa inaperçue. En effet, au début, avec l’instabilité et la faible potentialité de l’extrait brut, les résultats n’étaient pas encourageantes. Il a fallu attendre les travaux d’un groupe de chercheurs dirigé par H. Florey, qui a mis au point les propriétés physiques, chimiques, spectre antibactérien de la Pénicilline pour permettre en 1941 son usage thérapeutique systématique et sa production en grande quantité. Entre-temps, en 1905, les travaux d’Ehrlich sur les propriétés trypanocides des colorants ont ouvert la voie à la mise au point des sulfamides antibiotiques. En 1935, Domagk proposa l’utilisation du Protonsil pour traiter les affections streptococciques. En dépit de leur efficacité sur plusieurs germes, la pénicilline et les sulfamides se sont révélés inactifs dans le traitement de certaines infections. Ceci a stimulé la recherche de nouveaux agents antimicrobiens dans deux domaines principaux : à partir des végétaux inférieurs, et par hémisynthèse ou synthèse d’analogues structuraux des antibiotiques connus. Des screenings systématiques effectués ont conduit à la découverte d’autres antibiotiques. A l’heure actuelle, on en dénombre quelques centaines que l’on classe par famille chimique. 

Les différentes familles d’antibiotiques

 Les sulfamides 

Ils sont obtenus par synthèse totale et possèdent la formule générale indiquée par la figure 1. Figure 1 : la formule générale des sulfamides Quelques exemples sont dans le tableau 9 suivant : Tableau 9 : Exemples de Sulfamides R R’ Nom commercial Nom scientifique H Dagénan Sulfapyridine C NH NH 2 H Ganidan Sulfaganidine N S H Thiazomide Sulfathiazole SO2 -NH-R NH-R’ 

 Pénicillines 

Elles sont obtenues à l’origine à partir de culture de Pénicillium, puis préparées par hémisynthèse. Elles ont la formule générale décrite par la figure 2. CH N CH C S CH3 CH3 COOH CH C O NH H Figure 2 : La formule générale des Pénicillines. Quelques exemples sont dans le tableau 10 suivant : Tableau 10 : Exemples de pénicillines R Nom commercial Nom scientifique C6H5 CH2 CO Pénicilline G Benzyl pénicilline H3C (CH 2 )5 CO Pénicilline K n-pénicilline Pénicillines naturelles C6H5 O CH2 CO Pénicilline V Phénoxyméthylpénicilline Pénicillines biosynthétiques C4H9 S CH2 CO Pénicilline BT Butylmercaptométhylpénicilline C6H5 O CH CH3 CO Maxipen Phénoxyléthyl-pénicilline Pénicillines semisynthétiques C6H5 CH NH2 CO Totapen D(-)α-aminobenzylpénicilline

Céphalosporines

Elles ont été extraites initialement des Céphalosporium, puis préparées plus tard par hémisynthèse. Ce sont des dérivés de l’acide amino-7 céphalosporanique. Elles répondent à la formule générale présentée sur la figure 3. 18 N CH CH2 S C C R2 H2C CH C O NH R2 COOH Figure 3 : Céphalosporium Quelques exemples sont donnés dans le tableau 11 ci-dessous : Tableau 11 : Exemples de Céphalosporines R1 R2 Dénominations CH3 CO O Céphalosporine CH3 CO O C6H5 CH2 CO Céphaloram CH3 CO O S CH2 CO Céphalitne-Kéflin CH3 CO O C6H5 CH CO NH 2 Céfalixine-Kéforal 

 Chloramphénicol

 Isolé à partir d’une cellule de Streptomyces Venezuelae, le chloramphénicol fut synthétisé, contrairement aux autres antibiotiques. Le chloramphénicol et ses dérivés ont la formule générale indiquée par la figure 4. (H2C) 3 CH NH 3 OC COO 19 NO2 OH H C H NH C CH2OR CO CHCl 2 Figure 4 : La formule générale du chloramphénicol. Quelques exemples sont illustrés dans le tableau 1 ci-dessous : Tableau 12 : Exemples de dérivés de chloramphénicol R Dénomination H Choramphénicol COONa CH2 CH2 CO Solnicol H3C (CH2 )14 CO Tifomycine H3C (CH2 )16 CO Sintomycine 2.2.5. Les Tétracyclines Cette série débuta par l’Auréomycine élaborée par des champignons du groupe des Actinomycètes. Elles répondent à la formule générale représentée par la figure 5. R OH R1 OH O R2 OH OH N OH C O O NH R3 H3C CH 3 Figure 5 : La formule générale des Tétracyclines. 20 Des exemples sont donnés dans le tableau 13 suivant : Tableau 13 : Exemples de tétracyclines R R1 R2 R3 Tétracycline H CH3 H H Chlortétracycline Cl CH3 H H Oxytétracycline H CH3 OH H Déméthylchlortétracycline Cl H H H Transcycline H CH3 H H2C N 2.2.6. Les aminosides Ils ont des structures chimiques amino-glycosidiques. Citons comme exemples : Streptomycines NH OH HN OH OH C NH2 NH O C NH NH2 C O H C O CH C CH3 C O H H H CH CH C N H H3C H C OH HO H C H O CH2OH Figure 6 : Streptomycines

 Kanamycine 

 O H H OH CH2OH H NH2 H HO H O H HO H H HO H OH CH2 H O NH2 NH2 O OH NH2 Figure 7 : Kanamycine 

Les Macrolides

Ce sont des antibiotiques lactoniques isolés des différents streptomices. Comme exemples, nous pouvons mentionner : a) Abboticine (Erythromycine) CH3 CH2 O O CH OH H3C OH CH3 O CH3 OH O CH3 O CH3 O N(CH3 )2 CH3 OH O H3C CH3 OCH3 OH CH3 Figure 8 : Abboticine c) Spiramycine- Rovamycine 22 O O OR OH 3C CH 3 O CHO CH 3 O O CH 3 N( CH 3 )2 O CH 3 O N( CH 3 ) OH 2 OH CH 3 OH CH 3 Figure 9 : Rovamycine 

Antibiotiques des végétaux supérieurs

Des nouveaux problèmes sont apparus, car de nombreux germes sont devenus résistants aux antibiotiques usuels, orientant ainsi les recherches vers deux directions principales : – la pharmaco-modulation, – la recherche d’antibiotiques à partir des végétaux supérieurs. Depuis une dizaine d’années, la deuxième voie a pris un essor important. Des publications récentes en font état [1, 2,10] En effet, il est raisonnable de supposer que de nouveaux agents antimicrobiens doués d’activités supplémentaires et possédant des structures chimiques totalement différentes de celles connues pourraient se trouver dans des sources qui n’ont pas été aussi bien explorées que les microorganismes traditionnels. Les végétaux supérieurs semblent être une source d’exploitation potentiellement utile, en particulier pour leur succès d’utilisation en médicine populaire et par leur accès facile. C’est dans cette optique que nous avons entrepris la recherche de principes antibactériens de la plante codée ST10.

 LES CLASSES DES FAMILLES DES SUBSTANCES NATURELLES 

 Introduction Les plantes sont capables de synthétiser différentes sortes de substances naturelles, grâce à sa propriété autotrophe. Ces substances naturelles peuvent être obtenues par recombinaison des éléments simples tels que le carbone, l’azote, l’hydrogène et l’oxygène. Elles servent à des applications médicinales, quotidiennes et chimiotaxonamiques. Ainsi, les substances élaborées sont divisées en diverses les classes dont les alcaloïdes, les composés phénoliques et des terpénoïdes. 

 Classe des alcaloïdes

Les alcaloïdes sont des composés hétérocycliques qui possèdent au moins un azote et obtenus généralement à partir des acides aminés. Du point de vue structure chimique, les alcaloïdes sont cycliques ou acycliques. De plus, tous les alcaloïdes possèdent des propriétés alcalines plus ou moins marquées et forment des sels avec les acides. Ils provoquent aussi la précipitation des sels de métaux lourds comme le bismuth et le mercure. Ils réagissent également avec l’iode. Par ailleurs, on peut les caractériser par les réactifs généraux : • Réactif de Valser Mayer (Chlorure mercurique / iodure de potassium), • Réactif de Dragendorff (iodo-busmuthate de potassium), • Réactif de Wagner (iode-ioduré). Quelques exemples d’alcaloïdes sont illustrés à la figure 1 suivante : 24 N Quinoléine Figure 10 : Des structures d’alcaloïdes. 

 Classe des composés phénoliques

 Les composés phénoliques constituent l’une des principales classes de substances naturelles d’origine végétale. Parmi eux existant, figurent les coumarines, les flavonoïdes, les tanins et les quinones. 

Les coumarines 

Les coumarines sont des composés phénoliques cyclisés qui deviennent des acides t-cinnamique et p-coumarique pour la majorité d’entre eux [4]. Dans la cellule, elles sont principalement sous forme glycosylées. Il y a trois (3) types de coumarines [3] : • coumarine à squelette de base, • furanocoumarine, • pyranocoumarine. O Coumarine:squelette de base 1 2 3 5 6 7 8a 4a 4 8 O O O Furanocoumarine O O O Pyranocoumarine Figure 11 : Structure de trois types de coumarine. N Pyrrolidine N Pipéridine Les coumarines peuvent être substituées en position 5, 6,7 ou 8. Le tableau 1 suivant indique quelques coumarines connues. Tableau 14 : Quelques coumarines connues. R-6 R-7 R-8 Nom H H H Coumarine OH H H Ombelliferone OH OH H Esculetol OH OCH3 H Scopoletol OH OCH3 OH Fraxetol La caractérisation des coumarines s’effectue à travers l’utilisation du rayonnement UV de longueur d’ondes λ = 254 nm et / ou λ = 366 nm. Ainsi, l’observation de fluorescence bleue, verte ou jaune peut indiquer la présence de coumarine dans la plante

 Les flavonoïdes 

Les flavonoïdes ou les dérivées flavoniques sont des composés polyphénoliques en C6–C3–C6 ; beaucoup d’entre eux sont responsables de la coloration des végétaux. Au point de vue chimique, le terme « flavonoïdes » désigne l’ensemble des polyphénols dérivant du noyau flavone ou 2-phénylchromone. Par ailleurs, les flavonoïdes existent à l’état naturel :  sous forme libre (génines ou aglycones),  sous forme combinée (flavonosides, glycosides ou hétérosides). 26 O 2 3 5 6 1′ 2′ 3′ 4′ 5′ 6′ 4 Structure acyclique O O HO OH R OH Flavone O O R OH OH OH HO Flavonol Figure 12 : Représentation des structures de quelques flavonoïdes. Les flavonoïdes peuvent être caractérisés par le :  Test de Bate-Smith,  Test de Wilstater modifié,  Test à la cyanidine.

Les tanins 

Par définition, les tanins sont des substances d’origine végétale, polyphénolique, soluble dans l’eau, dans l’alcool et dans l’acétone, de saveur astringente et possédant la propriété de rendre imputrescible la peau en se fixant sur les protéines ou les macromolécules. On distingue deux types de tanins : • Tanins hydrolysables : polyester d’acide polyphénolique avec le glucose Exemple : acide gallique + glucose = tanins galliques, O O O O O O O O O O OH OH OH OH OH OH OH HO HO HO HO O OH Pentagalloylglucose Figure 13 : Structure de tanins hydrolysables. 28 • Tanins non hydrolysables ou tanins catéchiques : ce sont des aglycones polymères constitués d’unités flavaniques qui sont liées entre elles par la liaison C4–C6 et C4–C8. O O O OH HO HO HO OH HO OH OH OH OH OH OH OH OH 4 8 8 4 OH Tanin catéchique Figure 14 : Tanin catéchique et gélatine Les tests de précipitation et de coloration avec le chlorure ferrique permettent de caractériser les tanins. 3 .3. 4. Les quinones Les quinones sont des dicétones cycliques du benzène. 29 O O Figure 15 : Structure de quinones. 

Les terpénoïdes 

 Les terpènes

 Les monoterpènes sont des composés monocycliques ou acycliques en C10 formés deux unités isopréniques. De par leur faible poids moléculaire et leur volatilité, ils sont responsables des odeurs caractéristiques de certaines plantes. Ils forment généralement les constituants des huiles essentielles des plantes. 3

 Les triterpènes

 Les triterpènes sont des composés terpéniques polycycliques en C30, formés de six unités isopréniques. Ils sont localisés dans la nature et se présentent à l’état libre ou sous forme d’hétérosides. Ils sont rarement aliphatiques. 

Les stéroïdes

 Les stéroïdes sont des triterpènes tetracycliques qui ont perdu trois groupements méthyles en position 4 et 8, et le groupement méthyle de la position 14 s’est déplacé en position  Ils possèdent un squelette « perhydrocyclopentano-phénanthrène » avec une chaîne latérale de huit atomes de carbone fixé en C17, selon la figure 7. Figure 16 : Stéroïde. Les stérols insaturés, comme présentés à la figure 8, présentent des insaturations en position 5, en position 7 ou simultanément en ces deux positions. HO Stérol insaturé Figure 17 : Stérol insaturé. Les tests suivants permettent de caractériser les stéroïdes et les triterpènes : • Test de Salkowski : les stérols insaturés par addition de H2SO4 concentré donnent une coloration rouge, • Test de Liebermann-Burchard : protection de OH en position 3 par addition d’anhydride acétique, une isomérisation ou transposition provoque le changement de coloration, 31 • Test de Badjet-Kedde : l’acide picrique additionné de quelques gouttes de NaOH fait apparaître une coloration orange due à la présence de la fonction lactonique, • Test de Killiani-Keller : pour caractériser les 2-desoxy-sucres des hétérosides, on utilise l’acide sulfurique concentré avec FeCl3 et l’acide acétique glacial. L’existence d’une conjugaison n-σ-π est l’origine de la coloration observée. 3 .4. 4. Les Saponosides Les Saponosides sont des hétérosides à génine stéroidique ou triterpénique. Ils sont solubles dans l’eau et donnent de mousse persistante quand on agite énergétiquement. Ils augmentent la perméabilité des parois cellulaires et détruisent l’hématie par hémolyse. Ces deux propriétés permettent de les caractériser. O H H H H Isosapogénine Figure 18 : Génine stéroïdique. 32 OH H OH O OH Saikogénine Figure 19 : Génine triterpénique. 3 .5. Conclusion L’étude des métabolites secondaires élaborés par les plantes s’effectue à travers l’analyse des classes des alcaloïdes, des composés phénoliques et des terpénoïdes. Selon les resultats de l’étude effectuée, on peut accéder à l’extraction des substances naturelles contenues dans les plantes en question et cela fait l’objet du chapitre suivant.