Metabolomic study and pharmacological and biotechnological valorization of species of the Psiadia genus endemic to Reunion and Mauritius
Étude métabolomique et valorisation pharmacologique et biotechnologique d'éspèces du genre Psiadia endémiques de la Réunion et de l'ile Maurice
Résumé
The present work describes the chemical composition of the plant genus Psiadia and focuses on three research topics: (1) a chemotaxonomic study of 11 species endemic to Reunion island, (2) a biological screening of 16 Psiadia species among which 11 are endemic to Reunion and 5 are endemic to Mauritius and (3) a phytochemical investigation of Psiadia arguta, endemic to Mauritius. The aim of the chemotaxonomic study was to identify chemical markers by a metabolomic approach using GC-MS and GC-FID for volatiles compounds and 1H NMR for non-volatiles compounds. The 11 studied species were harvested in different locations and seasons in order to analyze the seasonal or geographical variability of the chemical profile of each species. This study led to two classifications of the 11 species in terms of the composition of volatiles and non-volatiles compounds. The objective of the second research topic was to identify within 11 species endemic to Reunion island and 5 species endemic to Mauritius, the most active species for the biological activities tested. The targeted activities were antiplasmodial against Plasmodium falciparum, anticancer against the human cancer cell lines HeLa and anti-inflammatory through the inhibition of the enzyme HRP (Horseradish Peroxidase). Four species, P. amygdalina and P. anchusifolia, endemic to Reunion, and P. arguta and P. lithospermifolia, endemic to Mauritius, were particularly active against P. falciparum. Besides, P. dentata (endemic to Reunion) displayed interesting antiplasmodial, anticancer and anti-inflammatory activities. The third research topic was devoted to a phytochemical investigation of P. arguta by a bioguided fractionation and led to purification and identification of 16 terpenoids: 2 triterpenes and 4 diterpenes including 4 new compounds. The evaluation of the antiplasmodial activity of all isolated compounds allowed to highlight activities of five diterpenes: labda-13(E)-en-8α-ol-15-yle acetate, labdan-8α-ol-15-yle acetate, 13-epi-sclareol, labda-13(E)-ene-8α,15-diol and (8R,13S)-labdane-8,15-diol. Furthermore, in order to identify factors influencing the production of bioactive compounds, P. arguta has been multiplicated using in vitro culture techniques and micropropagated plants were acclimatized.
Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit portent sur l’étude chimique de plantes du genre Psiadia. Trois axes de recherche ont été menés parallèlement à savoir (1) une étude chimiotaxonomique à partir de 11 espèces du genre Psiadia endémiques de La Réunion, (2) un criblage biologique réalisé sur 16 espèces du genre Psiadia dont 11 endémiques de La Réunion et 5 endémiques de Maurice et (3) une étude phytochimique ciblée sur l’espèce Psiadia arguta endémique de Maurice. Le premier axe comportant l'étude chimiotaxonomique menée par une approche métabolomique avait pour objectif d'identifier des marqueurs chimiotaxonomiques. Cette étude a été effectuée à partir des analyses CG-SM et CG-DIF des composés volatils et des analyses RMN 1H des composés non volatils de 11 espèces endémiques de La Réunion récoltées sur différents lieux géographiques et au cours des saisons estivale et hivernale. Une analyse intra-espèce a permis d'étudier la variabilité saisonnière et/ou géographique de la composition chimique de chaque espèce. Une analyse inter-espèces a conduit à deux classifications différentes des 11 espèces selon leur composition en métabolites volatils et non volatils. Le deuxième axe avait pour objectif d'identifier parmi 11 espèces du genre Psiadia endémiques de La Réunion et 5 espèces endémiques de Maurice, les espèces présentant une ou des activités biologiques prometteuses. Les cibles biologiques choisies ont été le parasite Plasmodium falciparum responsable du paludisme, la lignée cellulaire humaine cancéreuse HeLa responsable du cancer du col de l'utérus et l'enzyme HRP (Horseradish peroxydase) intervenant dans la réponse inflammatoire. À l'issue de ce criblage, 5 espèces se sont révélées prometteuses : les espèces réunionnaises P. amygdalina et P. anchusifolia et les espèces mauriciennes P. arguta et P. lithospermifolia pour l'activité antiplasmodiale, ainsi que l'espèce réunionnaise P. dentata pour les trois activités testées. Le troisième axe consacré à une étude phytochimique de P. arguta réalisée par un fractionnement bioguidé de l'extrait brut a conduit à l'isolement et à l'identification de 16 terpénoïdes : 2 triterpènes et 14 diterpènes de structure labdane dont 4 sont de structure nouvelle. Cinq diterpènes se sont révélés particulièrement actifs contre le parasite P. falciparum : l'acétate de labda-13(E)-en-8α-ol-15-yle, l'acétate de labdan-8α-ol-15-yle, le 13-épi-sclaréol, le labda-13(E)-ène-8α,15-diol et le (8R,13S)-labdane-8,15-diol. Par ailleurs, une étude métabolomique menée par RMN 1H sur des plantules de P. arguta cultivées in vitro et acclimatées a permis l'étude des facteurs influençant la production de ces composés bioactifs.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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