Possibilités d’exploitation des propriétés toxiques des graines de Dodonaea

Possibilités d’exploitation des propriétés toxiques des graines de Dodonaea

UTILISATIONS EMPIRIQUES DES PHYTOTOXINES

Les Hommes ont eu recours aux plantes toxiques pour : assurer leur survie : afin de trouver de la nourriture (en tant que poisons de chasse et de pêche) mais aussi pour se défendre en les utilisant comme armes de guerre.
Depuis la préhistoire et jusqu’à nos jours (dans certains pays), diverses plantes toxiques sont utilisées par les peuples Amérindiens, Africains ou Asiatiques comme poisons de chasse et de pêche : les poisons de pêche sont généralement pilés et jetés dans les petites rivières où l’on a préalablement fait un barrage et après un temps qui varie selon les conditions, les poissons, engourdis flottent à la surface de l’eau.

En Afrique tropicale par exemple, les plantes possédant cette propriété appartiennent généralement à la famille CAESALPINIACEAE, MIMOSACEAE, PAPILIONACEAE et des EUPHORBIACEAE comme Tephrosia vogelii, Mundulea sericea, Euphorbia tirucalli, Gnidia kraussiana, Adenia lobat, Balanites aegyptiaca, Swartzia madagascariensis, Neoratanenia mitis, Tetrapleura tetraptera et Strychnos aculeata. Au Sud de l’Inde, Diospyros cordifiola et Gnidia glauca sont par exemple utilisés comme poisons de pêche par certaines tribus, ainsi que d’autres plantes appartenant au genre Mundulea, Crotalaria coursii, Lonchocarpus nicou, Tephrosia vogeli . En ce qui concerne les poisons de chasse, ce sont surtout des plantes toxiques riches en alcaloïdes et en glycosides cardiotoniques qui sont les plus utilisées. Leurs extraits servent à empoisonner les flèches, fléchettes, lances ou sarbacanes. C’est le cas par exemple des plantes riches en alcaloïdes appartenant au genre Strychnos, quelques plantes appartenant à la famille des APOCYNACEAE (Strophanthus, Acokanthera), ou encore des plantes riches en glycosides de cardénolides comme Calotropis procera (ASCLEPIADACEAE) ou Antiaris toxicaria (MORACEAE) .

LES PHYTOTOXINES DANS L’EXPLORATION, L’ELUCIDATION DE PHENOMENES BIOLOGIQUES

Les toxines extraites des plantes toxiques ont également été exploitées comme des outils moléculaires ayant permis d’explorer et d’élucider divers phénomènes biologiques. A titre d’illustration :
de nombreuses phytotoxines ont contribué à l’élucidation de différentes voies métaboliques. Dans la compréhension du fonctionnement de la chaîne respiratoire, l’élucidation de la séquence de transporteurs de la « chaîne de transport d’électrons » a été effectuée grâce à des inhibiteurs spécifiques des composantes de cette chaîne comme la roténone. La vinblastine et la vincristine sont des drogues isolées de la pervenche de Madagascar : elles ont la propriété d’inhiber la réplication de l’ADN (en inhibant la polymérisation des microtubules). La ricine, capable d’inhiber la biosynthèse des protéines dans les cellules eucaryotes (par inactivation des ribosomes), a permis d’élucider le mécanisme de la biosynthèse des protéines.

..de nombreuses toxines d’origine végétale ont aussi permis d’explorer les récepteurs biologiques importants ainsi que les fonctions régulatrices de la cellule. C’est par exemple le cas de l’atropine de la belladone, la scopolamine de la jusquiame qui sont des neurotoxines post-synaptiques utilisées dans la caractérisation des récepteurs muscariniques ou encore la strychnine extraite du Strychnos nux-vomica qui est un alcaloïde inhibiteur de la transmission des synapses glycinergiques .

LES PLANTES TOXIQUES POUVANT ETRE EXPLOITEES COMME ALTERNATIVES AUX PESTICIDES DE SYNTHESE

De nombreuses plantes toxiques peuvent être efficaces et utilisées pour leurs effets répulsif et/ou biocide contre divers organismes nuisibles (microorganismes, plantes ou animaux indésirables) comme : divers agents pathogènes et vecteurs de maladies pour l’Homme et les animaux ; ou diverses sources de dégâts potentiels de cultures, de denrées alimentaires ou d’autres produits industriels (au cours de leur transformation, stockage ou de leur commercialisation).
Les propriétés toxiques et les utilisations empiriques de nombreuses plantes contre les organismes nuisibles ont pu être scientifiquement vérifiées par diverses études biologiques. Beaucoup d’autres plantes dont la toxicité est potentiellement exploitable ont été découvertes par la suite. Elles ont été utilisées contre divers organismes :
des rongeurs : Rhodocodon madagascariensis, Dipcadii cowani, Urginea maritima ou Urginea scilla sont connus pour leur propriétés rodenticides;
des insectes ravageurs de culture, de récoltes ou des denrées stockées : l’extrait méthanolique de fruits d’Azadirachta indica et de feuilles de Dendropthoe falcata sont actifs contre les larves de chenilles (Spodoptera litura) , l’extrait éthanolique de feuilles de Clerodendron. phillippinum contre les larves de Spodoptera litura et la poudre de graines de Medicago trunculata est hautement toxique pour Sitophilus oryzae ;
des arthropodes : les propriétés acaricides de l’extrait méthanolique de tiges de Petivera alliacea contre les tiques du bétails, de l’huile essentielle de branche de pin (Pinus pinea) contre l’acarien de la moisissure et de l’huile essentielle de lavande contre un acarien parasite de l’abeille adulte (Varroa destructor) ont été mises en évidence ;
des nématodes : les propriétés nématicides d’extraits aqueux de feuilles d’Allium sativum (ail), de Zinziber officinale (gingembre), de Cinnamomum verum (canelle), d’Azadirachta indica (margousier), de Ricinus communis (graines de ricin), de Nerium oleander et d’Eucalytus sp. ont été mises en évidence ;
des mauvaises herbes et les plantes envahissantes : c’est le cas des effets herbicides des exsudats de racines de Sorghum bicolor qui sont efficaces contre Rumex japonicus et Plantago asiatica , l’huile essentielle de Nepeta meyeri contre Amaranthus retroflexus L., Chenopodium album L., Cirsium arvense L. and Sinapsis arvensis L.  De récentes recherches ont également démontré le pouvoir allélopathique d’autres plantes comme Cardaria draba, Salvia syriaca, Eucalyptus microtheca, Ginkgo biloba, Tamarindus indica, Azadirachta indica, Broussonetia papyrifera et Lactuca sativa envers d’autres plantes et qui sont exploitables dans le contrôle de ces plantes nuisibles ;
des insectes nuisibles vecteurs de maladies : c’est le cas par exemple de l’extrait de feuilles de Hyptis suaveolens et de Senna hirsuta efficaces comme larvicide et insectifuge envers Culex quinquefasciatus ou encore des effets larvicides des extraits de feuilles de ricin (Ricinus communis) et du bois de thuya (Tetraclinis articulata) ;
des microorganismes pathogènes : COWAN (1999) a rapporté des propriétés à la fois antibactériennes, antifongiques et antivirales de Arcticum lapa, de Rhamnus purshiana, de Thymus vulgaris, une activité anthelminthique et antivirale d’Artemisia dracunculus, une activité antimalariale du Cinchona sp.ou de Mahonia aquifolia et une activité antifongique d’Allium cepa contre la levure unicellulaire Candida albicans.

LES PHYTOTOXINES UTILISEES DANS LE TRAITEMENT DE DIVERSES PATHOLOGIES

Selon Paracelse : « Toutes les choses sont poisons, et rien n’est sans poisons ; seule la dose fait qu’une chose n’est pas un poison ». La plupart des phytotoxines peuvent être utilisées comme produits thérapeutiques à des doses qui ne mettent pas en danger la santé des personnes traitées. C’est le cas par exemple des propriétés antispasmodiques de l’atropine et l’utilisation de l’hyosciamine dans le traitement des râles terminaux liés à l’encombrement des voies aériennes supérieures. Plusieurs de ces principes toxiques sont utiles dans de nombreux domaines de recherche comme l’oncologie, l’inflammation et les maladies infectieuses. De nombreuses plantes utilisées empiriquement comme poisons de chasse sont douées d’une activité antiplasmodiale. C’est le cas par exemple de nombreux extraits et d’alcaloïdes provenant de diverses espèces appartenant au genre Strychnos. Le pouvoir cytotoxique du glucoside cardiaque appelé proceraside A isolé du Calatropis procera est aussi connu. Il en est de même du pouvoir analgésique de la morphine et de la codéine, des alcaloïdes très toxiques mais qui sont très utilisés dans les services hospitaliers .

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
1.1. UTILISATIONS DES PHYTOTOXINES
1.1.1.Utilisations empiriques des phytotoxines
1.1.2.Les phytotoxines dans l’exploration, l’élucidation de phénomènes biologiques
1.1.3.Les plantes toxiques pouvant etre exploitées comme altérnatives aux pesticides
de synthèse
1.1.4.Les phytotoxines utilisées dans le traitement de diverses pathologies
1.2. DONNEES SUR LES ESPECES DE Dodonaea
1.2.1.Description botanique et répartition géographique
1.2.2.Importance des Dodonaea
1.2.2.1. Importance économique et écologique
1.2.2.2. Usages thérapeutiques
1.2.2.3. Propriétés pharmacologiques
1.2.2.4. Propriétés biologiques
1.2.2.4.1. Propriétés insecticides
1.2.2.4.2. Pouvoir antimicrobien
1.2.2.4.3. Cytotoxicité envers les lignées cellulaires cancéreuses
1.2.2.4.4. Activité allélopathique
1.2.2.4.5. Propriétés molluscicides
1.2.2.4.6. Pouvoir hémolytique
1.2.2.4.7. Autres propriétés toxiques
1.2.3.Travaux phytochimiques antérieurs relatifs au genre Dodonaea
1.3. GENERALITES SUR LES SAPONOSIDES
1.3.1.Définition
1.3.2.Structure des saponosides
1.3.2.1. Structure des génines
1.3.2.1.1. Saponosides à génines stéroïdiques
1.3.2.1.2. Saponosides à génines triterpéniques
1.3.2.1.3. Les alcaloïdes stéroïdiques
1.3.2.2. Structure de l’aglycone
1.3.3.Propriétes des saponines et leurs utilisations.
CHAPITRE 2 : ETUDE CHIMIQUE
2.1. INTRODUCTION 
2.2. MATERIELS ET METHODES
2.2.1.La plante utilisée
2.2.1.1. Position systématique
2.2.1.2. Description botanique
2.2.1.3. Récolte et préparation du matériel végétal
2.2.1.4. Utilisations empiriques
2.2.2.Les consommables de laboratoire
2.2.3.Méthode d’extraction
2.2.3.1. Préparation des extraits
2.2.3.2. Extraction des saponosides
2.2.4.Méthodes de purification
2.2.4.1. Fractionnement par le n-butanol (extraction liquide-liquide)
2.2.4.2. Chromatographie sur colonne
2.2.4.2.1. Chromatographie d’exclusion sur Sephadex LH-20
2.2.4.2.2. Chromatographie sur colonne de silice
2.2.5.Calcul du rendement d’extraction/ purification
2.2.6.Méthode analytique : Chromatographie sur Couche Mince
2.2.7.Réactions de détection des familles chimiques
2.2.7.1. Détection des anthraquinones : tests de Borntrager
2.2.7.2. Détection des triterpènes, stéroïdes et stérols insaturés
2.2.7.2.1. Test de Lieberman-burchard
2.2.7.2.2. Test de Salkowski
2.2.7.3. Détection des composés phénoliques : flavonoïdes, leucoanthocyanes, tanins et polyphénols
2.2.7.3.1. Détection des flavonoïdes : test de Willstatter
2.2.7.3.2. Détection des leucoanthocyanes : test de Bate-Smith
2.2.7.3.3. Détection des tanins et des polyphénols
2.2.7.3.3.1. Test à la gélatine
2.2.7.3.3.2. Test à la gélatine salée
2.2.7.3.3.3.Test au chlorure ferrique
2.2.7.4. Détection des saponines
2.2.7.4.1. Test de mousse
2.2.7.4.2. Détermination de l’indice de mousse
2.2.7.5. Détection des alcaloïdes
2.2.7.5.1. Test de Mayer
2.2.7.5.2. Test de Wagner
2.2.7.5.3. Test de Dragendorff
2.2.7.6. Détection des iridoïdes
2.2.7.7. Détection des coumarines
2.3. RESULTATS 
2.3.1.Les extraits bruts d’organes
2.3.1.1. Extraits de graines
2.3.1.2. Extrait méthanolique de feuilles (EMF)
2.3.1.3. Extrait méthanolique d’écorces de tige (EMET)
2.3.1.4. Extrait méthanolique d’écorces de racine (EMER)
2.3.1.5. Extrait méthanolique de péricarpes de fruits (EMPF)
2.3.1.6. Les groupes chimiques présents dans les poudres d’organes de la plante
2.3.2.Les différents extraits de graines
2.3.2.1. Indice de mousse
2.3.2.2. Extraits butanoliques
2.3.2.3. Saponosides totaux
2.3.2.4. Saponosides purifiés
2.3.2.4.1. Extraits obtenus par chromatographie de EP3 sur Sephadex LH-20
2.3.2.4.2. Extraits obtenus par chromatographie de EP5 sur gel de silice
2.3.2.5. Rendement de purification des extraits de graines
2.3.2.6. Groupes chimiques présents dans les extraits de graines
2.3.2.7. Analyse de l’homogenéité des extraits
2.4. DISCUSSION
2.5. CONCLUSION
CHAPITRE 3 : EFFETS DES EXTRAITS SUR LES ANIMAUX
3.1. INTRODUCTION 
3.2. MATERIELS ET METHODES
3.2.1.Matériels
3.2.1.1. Les animaux d’expérimentation
3.2.1.1.1. Les souris (Mus musculus)
3.2.1.1.2. Les cobayes (Cavia porcellus)
3.2.1.1.3. Les poussins (Gallus gallus domesticus)
3.2.1.1.4. Les alevins de poissons (Cyprinus carpio)
3.2.1.1.5. Les têtards de grenouilles (Ptychadena mascareniensis)
3.2.1.1.6. Les puces (Xenopsylla cheopis)
3.2.1.2. Les extraits utilisés
3.2.2.Méthodes
3.2.2.1. Tests sur souris
3.2.2.1.1. Administration par voie sous-cutanée (s.c.)
3.2.2.1.2. Administration par voie per os (p.o.)
3.2.2.1.3. Administration par voie intrapéritonéale (ip.)
3.2.2.1.4. Détermination de la dose létale 50 % sur souris
3.2.2.1.5. Etude des lésions anatomo-pathologiques
3.2.2.1.5.1. Prélèvement et fixation des organes
3.2.2.1.5.2. Déshydratation et imprégnation
3.2.2.1.5.3. Inclusion et microtomie
3.2.2.1.5.4. Etalement des coupes
3.2.2.1.5.5. Coloration des coupes et montage des lames
3.2.2.1.6. Etude des effets de EMG sur les fonctions rénales et hépatiques
3.2.2.1.7. Confection d’appâts empoisonnés à base de graines de Dodonaea madagascariensis
3.2.2.2. Etude des effets de EMG sur le cœur isolé de cobaye
3.2.2.3. Etude de l’activité hémolytique de EMG
3.2.2.4. Tests sur les animaux à sang froid
3.2.2.4.1. Tests sur les alevins de carpes (Cyprinus carpio)
3.2.2.4.2. Tests sur les têtards de grenouilles (Ptychadena mascareniensis)
3.2.2.4.3. Test sur les puces (Xenopsylla cheopis).
3.3. RESULTATS
3.3.1.Effets des extraits sur la souris
3.3.1.1. Effets des extraits de diverses parties de la plante
3.3.1.2. Effets des extraits de graines
3.3.1.3. Influence de la voie d’administration sur la toxicite de EMG
3.3.1.4. Determination de la DL50 de EMG sur souris
3.3.1.5. Lesions anatomo-pathologiques
3.3.2.5.1. Lésions macroscopiques
3.3.2.5.2. Lésions microscopiques
3.3.2.6. Effets de EMG sur les paramètres biochimiques sériques
3.3.2.7. Evaluation des proprietes rodenticides des graines
3.3.2.Activite hémolytique de EMG
3.3.3.Effets de EMG sur le cœur isolé de cobaye
3.3.4.Effets de EMG sur les poussins
3.3.5.Effets de EMG sur les têtards de grenouilles
3.3.6.Effets de EMG sur les alevins de carpes
3.3.7.Test de EMG sur les puces
3.4. DISCUSSION ET CONCLUSION 
CHAPITRE 4 : ETUDE DES EFFETS DE EMG SUR LES VEGETAUX
4.1. INTRODUCTION 
4.2. MATERIELS ET METHODES
4.2.1.Les plantes testées
4.2.2.Extrait utilisé
4.2.3.Tests sur la germination des graines
4.2.4.Tests sur la croissance des jeunes plantules
4.2.5.Analyses statistiques
4.3. RESULTATS 
4.3.1.Effets de EMG sur le pouvoir germinatif de graines de plantes potagères
4.3.2.Effets de EMG sur la croissance des jeunes plantules
4.4. DISCUSSION
4.5. CONCLUSION
CHAPITRE 5 : EFFETS DES EXTRAITS SUR LES MICROORGANISMES
5.1. INTRODUCTION
5.2. MATERIELS ET METHODES
5.2.1.Extraits utilisé
5.2.2.Les consommables et réactifs de laboratoire
5.2.2.1. Les milieux de culture
 Milieu Mueller-Hinton Agar (MHA)
 Bouillon Mueller-Hinton
5.2.2.2. Les disques d’antibiogramme
5.2.2.3. Solution de chlorure de para-iodonitrotetrazolium (INT)
5.2.3.Les souches testées
5.2.4.Tests de sensibilité des germes par la méthode de diffusion en milieu gelosé (méthode d’antibiogramme)
5.2.5.Détermination de la Concentration Minimale Inhibitrice (CMI) et de la Concentration Minimale Bactéricide/ Fongicide (CMB/ CMF) par la méthode de microdilution
5.3. RESULTATS 
5.3.1.Effets des extraits en milieu solide
5.3.2.Valeurs de la CMI et de la CMF
5.4. DISCUSSION
5.5. CONCLUSION
CHAPITRE 6 : EVALUATION DE L’ACTIVITE ANTIOXYDANTE DES EXTRAITS 
6.1. INTRODUCTION
6.2. MATERIELS ET METHODES
6.2.1.Extraits utilisés
6.2.2.Méthodes
6.2.2.1. Détection du pouvoir antioxydant par bioautographie
6.2.2.2. Dosage de l’activité antioxydante par le test au DPPH
6.3. RESULTATS 
6.3.1.Mise en évidence de l’activité antioxydante de EMG par bioautographie
6.3.2.Dosage de l’activité antioxydante par méthode colorimétrique
6.4. DISCUSSION
6.5. CONCLUSION
DISCUSSION GENERALE
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES
ANNEXES
ANNEXE I : Composition des réactifs généraux pour les alcaloïdes
ANNEXE II : Composition du milieu de Krebs- Henseleit (en mM)
ANNEXE III : Composition du réactif à la vanilline sulfurique
ANNEXE IV : Composition du PBS (Phosphate Buffered Saline)
ANNEXES V : Composition du liquide de BOUIN
ANNEXE VI : Généralités sur Candida albicans
ANNEXE VII : Composition des milieux de culture
ANNEXE VIII : Publications scientifiques

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