Etude phytochimique et activités biologiques de Diplotaxis sp.

179 Pages·2017·6.02 MB·French

by  Imen Nasri

Etude phytochimique et activités biologiques de
Diplotaxis sp.: application à l’étude des cellules souches
coliques pathologiques
Imen Nasri
To cite this version:
Imen Nasri. Etude phytochimique et activités biologiques de Diplotaxis sp.: application à l’étude
des cellules souches coliques pathologiques. Cancer. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2016.
Français. ￿NNT: 2016TOU30155￿. ￿tel-01578064￿
HAL Id: tel-01578064
https://theses.hal.science/tel-01578064
Submitted on 28 Aug 2017
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THÈSE

Présentée pour obtenir le grade de :

DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE SFAX
Spécialité Chimie
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE TOULOUSE
Spécialité Cancérologie
PAR
Imen NASRI

Soutenue le : 29 Septembre 2016

Etude phytochimique et activités biologiques de Diplotaxis sp.:

Application à l’étude des cellules souches coliques pathologiques.

Pr. Mohamed Damak Université de Sfax PRESIDENT
Pr. Hélène Talarmin Université de Brest RAPPORTEUR
Pr. Fakher Chabchoub Université de Sfax RAPPORTEUR
Pr. Nicolas Fabre Université de Toulouse EXAMINATEUR
Pr. Raoudha Mezghani-Jarraya Université de Sfax DIRECTRICE
Dr. Claire Racaud-Sultan Université de Toulouse DIRECTRICE

Année Universitaire : 2015-2016
Dédicaces

Je dédie ce travail

À mes très chers parents Lamine et Razika
qui m’ont entourée, tout le long de ma vie, de leur amour et leur soutien et dont
les sacrifices qu'ils ont consentis m'ont permis d'atteindre ce niveau

À mon cher époux Jamel
pour son soutien et son appui moral tout le long de mon travail

À mon petit ange Louay
pour te dire que tu resteras pour toujours
le rayon de soleil qui égaye ma vie
Je t'aime mon bébé et je te souhaite tout le bonheur du monde

À mes frères, mes sœurs et leurs petites familles
pour leur assistance et leur amour fraternel et leur chaleur

À toute ma famille « NASRI ET HAMDI»

À tous ceux qui me sont chers.

Imen NASRI
Remerciements

Cette thèse a été réalisée sous cotutelle dans le Laboratoire de Chimie des Substances
Naturelles (UR11- ES74) de la Faculté des Sciences de Sfax-Tunisie et à l’INSERM de
Toulouse-France (U1043-CPTP, Centre de Physiopathologie de Toulouse Purpan, puis
U1220-IRSD, Institut de Recherche en Santé Digestive), dans le cadre d’un partenariat
PHC UTIQUE (projet N°CMCU12G0821, «Plantes médicinales à effets anti-
inflammatoires et pré-cancérisation des cellules souches intestinales»).
J’adresse tout d’abord mes plus vifs remerciements au Directeur du Laboratoire de
Chimie des Substances Naturelles UR11- ES74, Professeur Ridha BEN SALEM, pour ses
encouragements et ses qualités humaines, et à la Directrice de l’Institut de Recherche en
Santé Digestive, Docteur Nathalie VERGNOLLE, pour m’avoir accueillie dans son
laboratoire durant trois stages qui m'ont donné beaucoup d’expérience et m’ont aidée à
trouver ma voie pour le reste de mes études.

Je tiens à remercier tout particulièrement mes Directrices de thèse, Mme Raoudha
MEZGHANI-JARRAYA, Professeur à la Faculté des Sciences de Sfax, et Mme Claire
RACAUD-SULTAN, Chargée de recherches à l’INSERM, pour m’avoir encadrée, formée
tout au long de mon parcours. Je tiens vivement à les remercier pour leur disponibilité, leurs
conseils judicieux et leurs efforts déployés pour me fournir les ressources nécessaires pour
mon travail en chimie et en biologie. Qu’elles trouvent ici l’expression de mes sincères
remerciements et ma profonde gratitude.

Je remercie également tous les membres du Jury pour leur disponibilité en acceptant
de juger mon travail:
Mr Mohamed DAMAK, Professeur Emérite, qui m’a honorée en acceptant de présider
le Jury de ma thèse.

Mr Fakher CHABCHOUB, Professeur à la Faculté des Sciences de Sfax, et Mme
Hélène TALARMIN, Professeur à l’Université Bretagne Loire, merci également d’avoir
accepté de participer à ce jury de thèse en tant que rapporteurs. Merci de m'avoir consacré
votre temps pour évaluer mon travail.
Mes sincères remerciements s’adressent également à Mr Nicolas FABRE, Directeur
du Laboratoire de Pharmacochimie et Pharmacologie pour le Développement PHARMA-
DEV UMR 152 à Toulouse, qui a accepté d’examiner mon rapport et m’a aidée durant mes
travaux en chimie à Toulouse.

Dans le cadre de ma thèse, j’ai eu la chance et le plaisir de travailler et de discuter avec
différentes personnes dans les laboratoires en Tunisie et en France. Je voudrais les remercier
de l’aide qu’elles m’ont apportée au cours de ce travail:

 Mr Younes AYADI à la Faculté des Sciences de Sfax et Mme Caroline TOPPAN du
service commun de RMN de Toulouse, pour les analyses de RMN.
 Mme Isabelle FABING à l’Institut de Chimie de Toulouse pour les analyses HPLC.
 Mr Rachid CHAWECH de notre laboratoire (UR11- ES74) et Mlle Cynthia
GIRARDI du Laboratoire de Pharmacochimie et Pharmacologie pour le
Développement à Toulouse pour leur gentillesse et leur aide.
 Mr Slim TOUNSI, Directeur du Laboratoire des Biopesticides au Centre de
Biotechnologie de Sfax, Mr Mohamed TRIGUI, Maître de conférences ainsi que
Madame Dhekra MHALLA et les membres de ce laboratoire, pour la réalisation des
tests microbiologiques.
 Mme Sophie ALLART et Mme Astrid CANIVET du Plateau Technique d’Imagerie
Cellulaire du Centre de Physiopathologie de Toulouse-Purpan pour le
traitement et l’analyse des images.
 Tous les membres du Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles et les membres
de l’Institut de Recherche en Santé Digestive pour leurs amitié, gentillesse et soutien
moral.
Que tous ceux que je n’ai pas cités et qui m’ont aidée tout au long de ces années, soient
assurés de ma profonde et sincère reconnaissance.
Résumé
Les plantes médicinales Diplotaxis harra et Diplotaxis simplex occupent une place
importante dans la pharmacopée traditionnelle grâce à leurs compositions variées en
métabolites secondaires tels que les flavonoïdes. Ces derniers jouent un rôle important
dans plusieurs activités biologiques, notamment anti-inflammatoires et anti-
cancéreuses.
Dans ce contexte, et à la recherche de molécules bioactives dans D. harra et D.
simplex, nous avons mis au point un nouveau modèle d’étude in vitro des cellules
souches à l’origine des pathologies inflammatoires et cancéreuses coliques où leur
survie dépend de l’activation de la Glycogène Synthase Kinase 3(GSK3en aval du
récepteur de protéases inflammatoires PAR . Ce modèle a permis la purification
2
bioguidée de glucoflavonoïdes à partir d’un extrait méthanolique des fleurs de D.
harra capables d’inhiber GSK3 via la voie PKC. Ainsi, l’Isorhamnétine-3,7-di-O-
glucoside s’est révélé cytotoxique vis à vis des cellules inflammatoires ou cancéreuses
coliques tout en épargnant les cellules normales.
D’autre part, en raison de l’intérêt grandissant porté aux fractions volatiles en
thérapeutique, nous avons étudié les compositions chimiques et les activités
antioxydantes des fractions volatiles des feuilles et des fleurs de D. simplex. En se
basant sur la technique chromatographique en phase gazeuse couplée à la
spectrométrie de masse (GC-MS), nous avons montré que les deux fractions volatiles
contiennent des quantités importantes de composés soufrés/azotés, parmi lesquels le 5-
methylthiopentanenitrile et le 1-isothiocyanatobutane pourraient être impliqués dans
l’effet antioxydant des fleurs de D. simplex.
En conclusion, nos travaux ont permis de révéler l’axe PAR /GSK3 comme une
2
nouvelle voie de survie des cellules souches coliques et l’intérêt thérapeutique des
glucoflavonoïdes et des fractions volatiles de l’espèce Diplotaxis.

1
Abstract
The medicinal plants Diplotaxis harra and Diplotaxis simplex occupy an important
place in traditional medicine due to their varied compositions in secondary metabolites
such as flavonoids. Flavonoids play an important role in many biological activities,
including inflammation and cancer.
In this context and in search of bioactive molecules in D. harra and D. simplex, we
have developed a new study model, in vitro, where colonic stem cells causing
inflammatory diseases and colorectal cancer survive through the activation of
Glycogen Synthase Kinase 3 (GSK3) downstream of inflammatory proteases PAR
2
receptor. This model allowed the bio-guided purification of glucoflavonoids from a
methanol extract of D. harra flowers able to inhibit GSK3 via a PKC-dependent
pathway. Thus, isorhamnetin-3,7-di-O-glucoside was found to be cytotoxic against
inflammatory or colon cancer cells while sparing normal cells. On the other hand, due
to the growing interest in therapeutic volatile fractions, we studied the chemical
composition and antioxidant activity of volatile fractions of leaves and flowers of D.
simplex. Based on the gas chromatography mass spectrometry technique (GC-MS), we
have shown that both volatile fractions contain significant amounts of sulfur/nitrogen
compounds, including 5-methylthiopentanenitrile and 1-isothiocyanatobutane, which
might be involved in the antioxidant effect of flowers from D. simplex.
In conclusion, our work revealed the axis PAR /GSK3 as a new survival pathway for
2
colon stem cells and the therapeutic value of glucoflavonoids and volatile fractions of
Diplotaxis species.

2
Table des matières
Résumé………………………………………………………………………………………………………………………………………………….… 1
Abstract…………………………………………………………………………………………………………………………………………………... 2
Tables des matières …………………………………………………………………………………………………………………………….….. 3
Abréviations………………………………………………………………………………………………………………………………………….…. 7
Liste des figures…………………………………………………………………………………………………………………………………….… 9
Liste de tableaux……………………………………………………………………………………………………………………………………... 12
Introduction………………………………………………………………………………………………………………………………………….…. 14

ÉTUDE BIBLIGRAPHIQUE
I- SPECIFICITES BOTANIQUES ET PROPRIETES PHARMACOLOGIQUES DE D. SIMPLEX ET D. HARRA……….…. 17
I-1- La famille des Crucifères ou Brassicaceae………………………………………………………………………………………... 17
I-2- Le genre Diplotaxis……………………………………………………………………………………………………………………….…. 17
I-3- L’esp(cid:287)(cid:272)e Diplotaxis simplex………………………………………………………………………………………………………….….. 18
I-3-1- Classification……………………………………………………………………………………………………………………………… 18
I-3-2- Description botanique………………………………………………………………………………………………………………. 18
I-3-3- Composition chimique………………………………………………………………………………………………………………. 18
I-3-4- Propriétés pharmacologiques……………………………………………………………………………………………………. 21
I-4- L’esp(cid:287)(cid:272)e Diplotaxis harra………………………………………………………………………………………………………………… 21
I-4-1- Classification……………………………………………………………………………………………………………………………… 21
I-4-2- Description botanique………………………………………………………………………………………………………………. 21
I-4-3-Composition chimique……………………………………………………………………………………………………………….. 22
I-4-4- Utilisations traditionnelles………………………………………………………………………………………………………… 26
II- GENERALITES SUR LES HUILES ESSENTIELLES……………………………………………………………………………………….. 26
II-1- Définition……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 26
II-2- Composition chimique……………………………………………………………………………………………………………………. 27
II-3- Propriétés pharmacologiques…………………………………………………………………………………………………………. 27
III- COMPOSES NATURELS ET CELLULES SOUCHES PATHOLOGIQUES ………………………………………………………. 27
III-1- Cellules souches pathologiques et ciblage par des composés naturels …………………………………………. 27
III-2- Les flavo(cid:374)oïdes et la voie GSK3β da(cid:374)s les (cid:272)ellules sou(cid:272)hes (cid:272)a(cid:374)(cid:272)(cid:288)(cid:396)euses………………………………………… 29
III-3- Les composés naturels dans les pathologies colorectales…………………………………………………………….. 34
3
.
Objectif des recherches 36
MATÉRIELS ET MÉTHODES
…………………………………………………………………………………....
I- MATERIEL VEGETAL………………………………………………………………………………………………………………………………. 38
I-1- Collecte et identification du matériel végétal………………………………………………………………………………….. 38
I-2-Extraction par macération………………………………………………………………………………………………………………… 38
I-3-Extraction des fractions volatiles par hydrodistillation……………………………………………………………………… 41
II- CARACTERISATION PHYTOCHIMIQUE………………………………………………………………………………………………….. 42
II-1- Tests phytochimiques préliminaires…………………………………………………………………………………………….…. 42
II-2- Dosage des phénols totaux…………………………………………………………………………………………………….………. 43
II-2-1- Principe……………………………………………………………………………………………………………………………………. 43
II-2-2- Mode opératoire……………………………………………………………………………………………………………………… 43
II-3- Dosage des flavonoïdes totaux………………………………………………………………………………………………………. 44
II-3-1- Principe……………………………………………………………………………………………………………………………………. 44
II-3-2- Mode opératoire……………………………………………………………………………………………………………………... 44
III- METHODES CHROMATOGRAPHIQUES………………………………………………………………………………………….….… 44
III-1- Méthodes chromatographiques analytiques………………………………………………………………………….……… 44
III-1-1 La chromatographie sur couche mince (CCM) …………………………………………………………………………. 44
III-1-2 La Chromatographie Liquide Ultra haute Pression (UHPLC) …………………………………………………….. 45
III-1-3 Chromatographie en phase Gazeuse couplée à la Spectrométrie de Masse (GC\MS) ……………… 45
III-2- Méthodes chromatographiques préparatives……………………………………………………………….……………… 46
III-2-1 Chromatographie sur colonne ouverte……………………………………………………………………………………. 46
III-2-2 Chromatographie liquide à haute performance semi-préparative (HPLC semi-préparative) …… 46
III-2-3 Chromatographie sur couche épaisse préparative…………………………………………………………………… 47
IV- TECHNIQUES SPECTROSCOPIQUES……………………………………………………………………………………………………. 47
IV-1- Spectrométrie de masse (SM) …………………………………………………………………………………………………….. 47
IV-2- Résonance magnétique nucléaire (RMN) ……………………………………………………………………………………. 47
V- ACTIVITES BIOLOGIQUES…………………………………………………………………………………………………………………… 49
V-1- Activité de piégeage de radicaux…………………………………………………………………………………………………. 49
V-2- Activité antibactérienne……………………………………………………………………………………………………………… 51
V-2-1- Microorganismes………………………………………………………………………………………………………………….. 51
4