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Années 2019 - 2020 Professeur J. Vercauteren

Université de Montpellier Laboratoire de Pharmacognosie

UE3 VASAM-Pharmacognosie du DFGSP2 2ème Année de Pharmacie

Université de Montpellier

Cours de VASAM d’origine végétale – Table des Matières

Pr. J. Vercauteren Plan du Cours de VASAM d’origine végétale – UE3-Gnosie du DFGSP2 édition 2019 i

TABLE DES MATIÈRES

1- INTRODUCTION - GENERALITES ........................................................................................................................... 2 1-A- Enseignements ................................................................................................................................. 2 1-B- Définitions : Voie d’accès aux SAM d’origine végétale ..................................................................... 3 1-C- Récolte et traitement de la plante, de la drogue ................................................................................ 4

1-C-1- Organe .................................................................................................................................................... 4 1-C-2- Époque .................................................................................................................................................... 4 1-C-3- Conservation ........................................................................................................................................... 4 1-C-4- Contrôles ................................................................................................................................................. 5

1-C-4-1- identité botanique ............................................................................................................................ 5 1-C-4-2- pureté .............................................................................................................................................. 5 1-C-4-3- activité ............................................................................................................................................ 5

1-C-5- Normalisation .......................................................................................................................................... 5 1-C-5-1- Essais botaniques ............................................................................................................................. 5 1-C-5-2- Essais physicochimiques .................................................................................................................. 5 1-C-5-3- Essais biologiques ........................................................................................................................... 5

1-C-6- Opérations pour l’obtention des SAM ....................................................................................................... 5 1-C-6-1- Extraction des "totum" de SAM ....................................................................................................... 5

1-C-6-1-a- par un solvant à partir de fleurs, feuilles, tiges, écorces, bois, racines ......................................... 5 1-C-6-1-a-1- SAM de polarité élevée à moyenne .................................................................................. 6 1-C-6-1-a-2- SAM apolaires ................................................................................................................. 6

1-C-6-1-b- par un solvant à partir de fruits, graines .................................................................................... 7 1-C-6-1-c- par un procédé physique ........................................................................................................... 7 1-C-6-1-d- la SAM = la « plante » ............................................................................................................. 7 1-C-6-1-e- liquides ioniques et « eutectiques profonds »............................................................................. 7

1-C-6-2- Concentration : élimination des solvants extractifs ............................................................................ 8 1-C-6-2-a- Élimination des solvants (organiques) à « concentrés » ........................................................... 9 1-C-6-2-b- Évaporation des solvants aqueux (séchage) ............................................................................... 9

1-C-6-3- Purification à SAM pures ............................................................................................................... 9 1-C-6-3-a- Techniques chromatographiques............................................................................................... 9

1-C-6-3-a-1- Chromatographie sur support liquide : Chromatographie de Partage Centrifuge ................. 9 1-C-6-3-a-2- Chromatographie sur support solide ................................................................................ 10

1-C-6-3-b- Opérations de raffinage ........................................................................................................... 10 1-C-6-3-c- Opérations de purification liquide/liquide ................................................................................ 10 1-C-6-3-d- procédés physiques de purification .......................................................................................... 10

1-D- Sources de documentation.............................................................................................................. 10 1-D-1 - Ouvrages généraux ................................................................................................................................ 10 1-D-2 - Revues Scientifiques Spécialisées .......................................................................................................... 10

Schéma synoptique des relations biogenétiques entre les métabolites des végétaux ......................................... 12 NOTE SUR LA CLASSIFICATION BOTANIQUE UTILISEE ............................................................................................. 13 2- OBTENTION DES SAM D’ORIGINE VEGETALE ..................................................................................................... 14

2-A- Obtention et caractérisation de SAM polaires ................................................................................. 14 2-A-1- Cas des SAM polaires osidiques .............................................................................................................. 14

2-A-1-1- Obtention d’hexoses simples ........................................................................................................... 14 2-A-1-1-a- le D-glucose (Glc) = Dextrose ................................................................................................. 14

2-A-1-1-a-1- Hydrolyse enzymatique double ....................................................................................... 14 2-A-1-1-b- le D-fructose (Fru) = lévulose : ............................................................................................... 14

2-A-1-1-b-1- Hydrolyse de l’inuline .................................................................................................... 14 2-A-1-1-b-2- Sucres invertis : .............................................................................................................. 15

2-A-1-2- Caractérisation des SAM osidiques ................................................................................................. 15 2-A-1-2-a- Mesures physiques.................................................................................................................. 15 2-A-1-2-b-Réactions caractéristiques ........................................................................................................ 15

2-A-1-3- Dosage des SAM osidiques ............................................................................................................. 15 2-A-1-3-1- Sucres « réducteurs » .............................................................................................................. 15

2-A-1-3-1-a- Réduction de la liqueur de Felhing : ................................................................................ 15 2-A-1-3-1-b- Procédé enzymatique : .................................................................................................... 15

2-A-1-4- Obtention d’une SAM simple, dérivée d’hexoses ............................................................................. 16 2-A-1-4-a- La Vitamine C (= acide ascorbique) ........................................................................................ 16

2-A-2- SAM polaires polyosidiques.................................................................................................................... 17 2-A-2-1 Cas d’un polyoside hétérogène acide ................................................................................................ 17

2-A-2-1-a- Obtention d’acides alginiques (alginates) : extrait d’Algues brunes........................................... 17 2-A-2-1-a-1- Structure des alginates .................................................................................................... 17 2-A-2-1-a-2- Propriétés des alginates ................................................................................................... 17 2-A-2-1-a-3- Extraction des alginates : ................................................................................................ 18

Cours de VASAM d’origine végétale – Table des Matières

Pr. J. Vercauteren Plan du Cours de VASAM d’origine végétale – UE3-Gnosie du DFGSP2 édition 2019 ii

2-A-2-1-b- Caractérisation de la SAM alginate de Na ............................................................................... 19 2-A-2-1-b-1- identification par la formation de gel en présence d’ions Ca++ .......................................... 19 2-A-2-1-b-2- identification par persistance du gel en présence d’H2SO4 ................................................ 19 2-A-2-1-b-3- identification par coloration au 1-3-dihydroxynaphtalène ................................................. 19

2-A-2-2 Cas d’un polyoside hétérogène neutre ............................................................................................... 20 2-A-2-2-a- Obtention de mucilages neutres du Guar ................................................................................ 20

2-A-2-2-a-1- Structure de la « gomme guar » ....................................................................................... 20 2-A-2-2-a-2- Obtention de la « gomme guar »...................................................................................... 20

2-B- Obtention et caractérisation de SAM de polarité mixte .................................................................... 21 2-B-1- Propriétés communes aux SAM de polarité mixte .................................................................................... 21 2-B-2- Les SAM à polarité mixte polyphénoliques .............................................................................................. 21

2-B-2-1- Obtention de SAM de type lignane .................................................................................................. 22 2-B-2-1-a- Extraction de podophyllotoxine ............................................................................................... 22 2-B-2-1-b- Composition chimique (SAM) = lignanes vrais ........................................................................ 22 2-B-2-1-c- Préparation de la SAM « étoposide » ....................................................................................... 23

2-B-2-2- Obtention de SAM flavonoïdiques................................................................................................... 25 2-B-2-2-a- Extraction de la SAM rutine .................................................................................................... 25

Sophora, Sophora japonica L., Fabacées : ............................................................................................ 25 Eucalyptus, Eucalyptus macrorrhyncha F. Muell., Myrtacées ............................................................... 25 Sarrasin, Fagopyrum esculentum Moench., F. tataricum (L.) Gaertn., Polygonum fagopyrum, Polygonacées ...................................................................................................................................... 26

2-B-2-2-b- Caractérisation de la SAM rutine ............................................................................................. 27 2-B-2-2-c- Préparation de la SAM troxérutine........................................................................................... 29

2-C- Obtention de SAM de faible polarité ou apolaires ........................................................................... 30 2-C-1- Propriétés communes aux SAM apolaires ................................................................................................ 30 2-C-2- Les SAM apolaires de type terpénique ..................................................................................................... 30

2-C-2-1- Obtention de SAM diterpénique ...................................................................................................... 31 2-C-2-2- Accès à la SAM taxol (Paclitaxel®) ................................................................................................ 31 2-C-2-3- Obtention de la SAM taxotère (Docétaxel®) .................................................................................... 33

2-D- Obtention de SAM de polarité variable en fonction du pH .............................................................. 36 2-D-1- Propriétés communes aux SAM de polarité variable en fonction du pH .................................................... 36

2-D-1-a- réactions de précipitation ................................................................................................................ 36 2-D-1-b- Solubilité........................................................................................................................................ 37

2-D-2- Voies d’accès aux SAM alcaloïdiques ..................................................................................................... 38 2-D-2-a- accès aux SAM alcaloïdiques par solvant organique apolaire ............................................................ 38 2-D-2-b- accès aux SAM alcaloïdiques par solvant organique polaire ............................................................. 39

2-D-3- Voies d’accès aux SAM de type morphinique .......................................................................................... 41 2-D-3-a- Les sources de SAM morphiniques .................................................................................................. 41

2-D-3-a-1- Les drogues végétales : l’opium .............................................................................................. 41 2-D-3-a-2- Utilisations de l'opium comme source de SAM ........................................................................ 42 2-D-3-a-3- Préparations galéniques issues de l’opium ............................................................................... 42

2-D-3-b- Accès aux SAM morphiniques à partir de l’opium ........................................................................... 43 2-D-3-c- Accès aux SAM morphiniques par transformation de la morphine à hémisynthèse .......................... 47 2-D-3-d- Accès à une SAM morphinique par transformation de la codéine ..................................................... 48 2-D-3-d- Accès à une SAM morphinique par transformation de la thébaïne .................................................... 49

Cours de VASAM d’origine végétale

Pr. J. Vercauteren Plan du Cours de VASAM d’origine végétale – UE3-Gnosie du DFGSP2 édition 2019 1

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http://jpm2001.free.fr/gnosie/index.htm

UE 3 – DFGSP2 VASAM-Gnosie

SAM d’origine végétale

Cours de VASAM d’origine végétale – Généralités


1- Introduction - Généralités 1-A- Enseignements

*Enseignants : Technicien : Raluca GUERMACHE MCF : Dr Céline CRAUSTE et Dr Claire VIGOR *Localisation du Laboratoire de Pharmacognosie : bât. D, 1er étage. *Place de l’UE 3 VASAM (6 ECTS) dans les études de pharmacie (DFGSP2), SCC : 3 disciplines :

• Étude des VASAM d’origine minérale = Chimie Minérale • Étude des VASAM d’origine synthétique = Chimie Organique • Étude des VASAM d’origine végétale = Pharmacognosie (7 heures CM)

Programme : Étude des propriétés physicochimiques des principales catégories de substances naturelles végétales à l’origine de SAM, substances utilisables directement comme médicaments, ou considérées comme des "synthons" : saccharides, huiles fixes, polyphénols (flavonoïdes, tanins, anthocyanosides, chalcones, …), quinones (anthracénosides), terpénoïdes, saponosides, alcaloïdes (tropaniques, isoquinoléiques, indoliques, quinoléiques), phénéthylamines et bases xanthiques.

Les principes qui en découlent pour leurs Voies d’Accès (VA) : extraction et procédés de purification. Procédés chimiques simples (hydrogénation, saponification, hydrolyse, réarrangement cationique), biochimique (enzymatique) ou biotechnologique de transformation de synthons complexes permettant d’atteindre des substances médicamenteuses « hémisynthétiques » moins toxiques, plus actives et/ou plus solubles.

T.P. de VASAM d’origine végétale : 6 séances de 3 heures (18 heures TP). Les 4 premières séances ont pour but de vous familiariser avec la « manipulation » de drogues végétales, sources de 4 catégories de Substances à Activité Médicamenteuse (SAM) majeures. Il s’agit d’apprendre à extraire le totum et à savoir reconnaître les drogues sur la base de leur contenu en principales catégories de SAM. Quatre familles de SAM seront utilisées pour permettre cet apprentissage :

• drogues à alcaloïdes : quinoléiques (quinquina) ;

• drogues à polyphénols : tanins catéchiques (pépins de raisin) et flavonoïdes (sophora) ;

• drogues à saponosides : polygala ;

• drogues à anthracénosides (bourdaine, rhubarbes officinale et des jardins).

Les 2 autres basées sur la maîtrise de procédés physico-chimiques de purification :

• chromatographie sur Plaque Préparative "CPP", ou sur couche épaisse "CCE" : purification de rutoside du sophora du Japon ;

• chromatographie en phase inverse sous moyenne pression (purification de l’épigallocatéchine-3-O-gallate du théier).

Options : • 2ème année, UE Optionnelle : La chimie du vivant : un outil indispensable à la conception

du médicament (16h CM et ED) : Les mécanismes réactionnels du monde végétal sont une école pour la préparation d’actifs. Les réactions utilisées par la « chimie du vivant » (animal ou végétal), dans cette UE, sont analysées, et transposées directement en stratégies efficaces de synthèse/hémisynthèse de SAM : notamment,



les biogenèses de métabolites spécifiques végétaux (alcaloïdes = atropine, scopolamine, cocaïne, spartéine) servent de modèles pour l’étude de réactions chimiques fondamentales et ubiquitaires. Elles sont alors exploitées pour la synthèse de principes actifs d’intérêt pharmaceutique (curares, NOR-morphine et dérivés, navelbine, ...).

1-B- Définitions : Voie d’accès aux SAM d’origine végétale • SAM d’origine végétale = Principes Actifs = substances d’origine naturelle (végétale) ayant

une ou des activité(s) pharmacologique(s). De nombreux scientifiques, qui jalonnent l’histoire de la Pharmacie, ont révélé ce concept : PARACELSE (1493-1541) : Médecin et chimiste suisse (Theophrastus Philipus Aureolus

Bombastus von Hohenheim), a introduit le concept selon lequel la « maladie pouvait faire l’objet de traitements chimiques ». Il débouche ainsi sur la notion très importante de « Principe Actif » qui prévaut encore aujourd’hui, mais n’ignore pas les risques : « Tout remède est un poison (pharmacon) ; tout est question de dosage » !

Claude BERNARD (1813-1878) - médecin-physiologiste : Il prône l’expérimentation, développe la « science du laboratoire » et dénigre la medicine clinique (expérimentation chez l’homme). Exp. de physiologie sur les curares ! Il aboutit à la conclusion : « une structure moléculaire (chimique) est responsable d’une action physiologique ». Les bases de la Pharmacie "scientifique" (utilisant des SAM) sont posées à l’aube du 20ème siècle. Dans le même temps, la chimie organique fait des progrès considérables (synthèse de l’aspirine, de l’alizarine (garance), …).

De nos jours : Pr. Pierre POTIER (Pharmacien), ICSN, Gif sur Yvette (décédé le 3 février 2006). Avec ses chercheurs de l’Institut, il a donné accès à quelques uns des joyaux modernes de la thérapeutique anticancéreuse, parmi les plus efficaces : o Taxotère® (If européen ou if à baies, Taxus

baccata, Taxacées) o Navelbine® (Pervenche de Madagascar, Catharanthus roseus, Apocynacées)

• La Pharmacognosie (terme officiel depuis 1969, CSP) : “Pharmacon” et “gnosis”. Science multidisciplinaire, au carrefour de nombre de disciplines pharmaceutiques. Préparation et étude des matières premières d’origine naturelle : végétale (ou animale) ayant un intérêt médical/pharmaceutique. Ici, étude des SAM des plantes.

• Plante : identité, morphologie, origine, modes de production et influence sur la composition chimique à méthodes objectives de contrôle de la qualité des drogues végétales ("droog" = desséché ≠ "drug" : substance médicamenteuse et/ou toxicomanogène).

• Voies d’accès aux SAM, à partir des plantes et/ou des « produits » qui en dérivent. Propiétés physico-chimiques : solubilité, extractibilité, structure, réactivité, … à méthodes d’extraction, de purification, de caractérisation des SAM = constituants à effet thérapeutique, "principe actif" ≠ "drogue".

Pr. Pierre POTIER

(25ème anniversaire du décès du Pr. Jean LE MEN, novembre 2003 – Faculté de Pharmacie de Reims)

≈ 1530 ap JC

≈ 1870 ap JC

≈ 2000 ap JC



Définitions parues dans la note aux fabricants, des "Cahiers de l’Agence n°3" (JO du 7/02/98) : -Les médicaments à base de plantes sont des médicaments dont les principes actifs (PA) sont exclusivement

des drogues végétales et/ou des préparations à base de drogue(s) végétale(s).

-Les drogues végétales (appelées "drogues") sont des parties de plantes fraîches ou desséchées, utilisées à des fins thérapeutiques. Elles sont parfois des plantes entières, le plus souvent des parties de plantes (racines, écorces, sommités fleuries, feuilles, fleurs, fruits, graines...) entières ou fragmentées. Sont également des drogues végétales, les sucs retirés par incisions du végétal vivant (oléorésines, gommes, latex, etc.) n'ayant subi aucune opération galénique.

-Les préparations à base de drogue(s) végétale(s) (appelées "préparations") se présentent en extraits, teintures, huiles grasses ou essentielles, fragments, poudres ou sucs exprimés par pression. Leur production met en œuvre des opérations de fractionnement, de purification ou de concentration. Cependant, les constituants isolés, chimiquement définis, ou leur mélange ne sont pas considérés comme des préparations à base de drogue(s) végétale(s). Des substances, telles que des solvants, des diluants, des conservateurs, peuvent entrer dans la composition des préparations à base de drogue(s) végétale(s); la présence de ces substances doit être indiquée.

-Les constituants à effet thérapeutique (= PA à SAM, aujourd’hui), sont des substances ou groupes de substances, chimiquement définis, qui contribuent de manière reconnue à l'effet thérapeutique d'une drogue végétale ou d'une préparation.

1-C- Récolte et traitement de la plante, de la drogue

1-C-1- Organe = la « drogue » végétale.

1-C-2- Époque L’époque de récolte idéale, dépend du stade végétatif et de la partie concernée :

- boutons floraux de Sophora (20% avant floraison, 0% après), - organes souterrains (les plus riches en P.A., en dehors des périodes de pleine végétation), - feuilles (début de floraison), - écorces (printemps = montée de sève, ou automne), - fruits et graines (à maturité).

1-C-3- Conservation a) dessication : eau des drogues (5-10% graines ; 40-50% écorces ; 70-80% feuilles ; ± 90% fleurs)

et enzymes : sources de dégradation (hydrolyse, oxydation, polymérisation, racémisation des SAM = hyoscyamine à atropine).

b) stabilisation :

- enlever l’eau + détruire les enzymes (sauf quand les SAM sont libérées par action enzymatique : arômes du cacao, isothiocyanate d’allyle de la moutarde par la myrosinase, réactivée en présence d’eau = cataplasme, …).

- Détruire les enzymes par alcool bouillant (procédé BOURQUELOT). Certaines SAM passent dans l’alcool = stabilisation extractive à préparation de formes galéniques : « extraits stabilisés ». o chaleur humide = vapeur d’eau sous pression (procédé GORIS et ANOULD) :

méthode réservée aux drogues robustes (graines, noix) ;

OS

OH

OH

HOHO N

O SO

OO

N C S

isothiocyanate d'allylesinigrine

K



o vapeur d’alcool (procédé GORIS et PERROT). Danger d’explosion ; o chaleur sèche (UHT, flash).

1-C-4- Contrôles

1-C-4-1- identité botanique la plante est définie par l’espèce, le genre, la famille botanique. L’utilisation du latin

(classification binomi(n)ale de Linné, requise du fait des multiples noms vernaculaires).

1-C-4-2- pureté recherche des éléments étrangers :

• intentionnels : falsifications par des plantes moins chères, charges minérales), • résidus de pesticides, • contaminations bactériennes (mélilot, mycotoxines, …).

1-C-4-3- activité doit être comprise dans les limites décrites aux normes de la drogue.

1-C-5- Normalisation Vérifier, par divers essais, que la plante médicinale est conforme aux normes définies par la Pharmacopée si elle y est inscrite, sa propre monographie d’AMM si elle n’y est pas.

1-C-5-1- Essais botaniques examens macro et microscopique à recherche des éléments caractéristiques (poils, mâcles

d’oxalate, …).

1-C-5-2- Essais physicochimiques Teneur en eau, en cendres. Qualitatifs = caractérisation de la SAM = coloration, précipitation, fluorescence, CCM,

CLHP, …). Quantitatifs = dosage des SAM totales, d’une SAM particulière par des méthodes

analytiques variées (colorimétriques, spectrométriques, gravimétriques, titrimétriques,…) .

1-C-5-3- Essais biologiques Surtout quand les SAM ne sont pas clairement identifiées ou purifiables. Toxicité aiguë

(DMM), chronique. Essais de l’activité sur organes isolés.

1-C-6- Opérations pour l’obtention des SAM

1-C-6-1- Extraction des "totum" de SAM Obtenir sélectivement une catégorie de SAM (à totum) à partir d’une drogue. Ces opérations dépendent de la nature de la drogue et des SAM souhaitées.

1-C-6-1-a- par un solvant à partir de fleurs, feuilles, tiges, écorces, bois, racines Après les opérations de lavage et/ou mondage nécessaires, ce sont les opérations visant à extraire



par un solvant (eau, alcool, acétone, éther, …), ou des mélanges de ces solvants miscibles. Les extraction réalisées par l’alcool sont définies comme des :

o Teintures alcooliques (alcool à divers titres/pl. sèche), o Alcoolatures et TM Homéopathiques = TMH (alcool à froid/pl. fraîche), o Alcoolats (alcool à chaud/pl. fraîche).

1-C-6-1-a-1- SAM de polarité élevée à moyenne

Ce sont des techniques d’extraction utilisant un liquide (« solvant extractif ») / solide (la « drogue ») à l’état pulvérisé (poudre). Concernent la majorité des types de SAM : osides, polyphénols, quinones, terpénoïdes, saponosides, alcaloïdes, phénéthylamines et bases xanthiques :

• Macération • Lixiviation/percolation, • Décoction

1-C-6-1-a-2- SAM apolaires

• Cas particulier d’extraction solide/solide : Enfleurage / axonge (=saindoux), épuisé par alcool à une "absolue" à composés lipophiles (= H.E., arômes),

• Fluides supercritiques (FSC) = « SFE » (CO2 : P= 73,8 bars ; T= 31,1°C) : à bases xanthiques (caféine), H.E., arômes, pigments.

L’adjonction possible jusqu’à 10%, maintenant, sans perdre l’état supercritique, d’un deuxième solvant (plus polaire, comme l’éthanol, l’acide acétique) à l’aide d’une 2ème pompe (à "co-solvant"), permet de moduler la polarité de ce fluide SC et d’extraire sélectivement, des composés plus polaires (polyphénols, par ex.).

diagramme des phases montrant le proint « critique » extracteur par FSC

p

t

point "critique"L

état super

critique

SG



détails extracteur par fluides supercritiques (chambre de macération et détente pompe à CO2)

1-C-6-1-b- par un solvant à partir de fruits, graines Concerne des SAM apolaires : graisses, beurres, huiles fixes, certaines H.E.. Technique réservée à usage industriel.

• Par des solvants apolaires (pentane, hexane, cyclohexane, trichloréthylène, éther de pétrole) à récupère plus de 95% de mat. grasses.

• ≠ « délipidation » préalable.

1-C-6-1-c- par un procédé physique Concerne des SAM apolaires : graisses, beurres, huiles fixes, certaines H.E..

• Distillation (= entrainement par la vapeur d’eau) à SAM de polarité et PM faibles = essences (H.E.).

• Expression (par pression) o à froid (presses à vis), o à chaud : après avoir porté les graines à 90-100°C à éclate les cellules à sortie

des SAM facilitée.

1-C-6-1-d- la SAM = la « plante »

• S.I.P.F. = Suspension Intégrale de Plante Fraîche (cas particulier de la phytothérapie).

1-C-6-1-e- liquides ioniques et « eutectiques profonds » Concerne des SAM particulièrement insolubles.

• Les liquides ioniques : o ce sont des sels de cations organiques et d’anions inorganiques ou organiques, le

plus souvent de tailles disproportionnées à ce qui diminue les forces de cohésion



et donc le point de fusion => forment des liquides à température ambiante. Ce sont de bons solvants extractifs et/ou réactionnels, pour de nombreux composés organiques et inorganiques (« green chemistry »).

• Les eutectiques profonds : o nature : « mélanges de composés organiques et minéraux, dans des stœchiométries

précises, qui se comportent comme un corps pur du point de vue de la température de fusion », qui est très abaissée.

(tiré de R. Verpoorte & Al., Plant Physiology, Diagramme des phases typique d'un eutectique 2011, Vol. 156, pp. 1701-1705)

o propriétés solvantes exceptionnelles de macromolécules (amidon, cellulose, lignine, ac. nucléiques), comme de métabolites spécifiques (polyphénols, rutine, resvératrol, anthocyanes, …) : pour l’extraction, mais aussi, la formulation (voir J. Vercauteren & Al., European Journal of Lipid Science and Technology, 2017, doi: [10.1002/ejlt.201700171]).

o expliquent bon nombre d’étapes de la physiologie cellulaire…

1-C-6-2- Concentration : élimination des solvants extractifs

Sous pression réduite (évaporateur rotatif) pour obtenir sous un volume réduit les SAM extraites (à totum).

évaporateur rotatif en « continu » (20 L)

41+2+3 (1/1/1 M)

pf = -80°C

1sucrose

pf = 186°C

2fructose

pf = 103°C

3glucose

pf = 150°CTe

mpé

ratu

re

liquide + A

liquide

liquide + B

A + B

A

B100% 0%0% 100%

solide

point eutectique

A B



1-C-6-2-a- Élimination des solvants (organiques) à « concentrés »

Réunir sous un volume réduit les SAM extraites (à totum). o Extraits (par eau, éther, alcool, …) :

§ Extraits fluides, § Extraits mous, § Extraits secs (¹ poudres).

PLANTE SÈCHE

1 g correspond à 0,20 g 10 g 0,30 g 1 g 6 à 8 g

d'EXTRAIT SEC (NÉBULISAT)

de TEINTURE MÈRE d'EXTRAIT MOU d'EXTRAIT FLUIDE de PLANTE

FRAÎCHE Tableau de correspondance entre les différentes « formes » usuelles

1-C-6-2-b- Évaporation des solvants aqueux (séchage)

• Nébulisation/Atomisation : la solution est transformée en fines gouttelettes, par forçage dans une buse (= brouillard), poussées contre un flux d’air chaud, concentration du soluté par évaporation instantanée à « totum sec », pulvérulent = le « nébulisat ». Les molécules de soluté sont protégées de la température car celle de la gouttelette est abaissée, du fait de l’évaporation.

• Lyophilisation (réservée aux extraits aqueux) à totum pulvérulent par sublimation de la glace : vide poussé et froid intense (-50°C) à lyophilisat.

1-C-6-3- Purification à SAM pures À partir des totum, toute une série de techniques d’isolement/séparation peuvent être utilisées, seules ou en combinaison à parvenir aux SAM à l’état pur (telles qu’utilisées en allopathie).

1-C-6-3-a- Techniques chromatographiques

1-C-6-3-a-1- Chromatographie sur support liquide : Chromatographie de Partage Centrifuge

Il s’agit de techniques de purification à haut "rendement", y compris avec des SAM très polaires (amines, ammoniums quaternaires, …), utilisant des mélanges de solvants (binaires, ternaires ou quaternaires) formant 2 phases, accélérées par une augmentation des différences de densités relatives par effet gyroscopique :

• CPC : Chromatographie de Partage Centrifuge.

Chromatographe de Partage Centrifuge de type « préparatif », en action



1-C-6-3-a-2- Chromatographie sur support solide Élution par un solvant adapté aux SAM à purifier (en polarité) :

• Cellulose (feuille de papier), • Alumine, • Silice (normale ou « inversée » (greffée C18, …))

o plaques préparatives (CPP), o plaques circulaires (chromatotron®) o colonnes sous pression ordinaire, moyenne, haute (CLHP) ou « ultra-haute » (U-

CLHP), micro- et nano-LC.

1-C-6-3-b- Opérations de raffinage Ces opérations s’adressent surtout aux "corps gras" :

• "dégommage" : élimine les lécithines, protéines et mucilages par lavage à l’eau chaude à précipite les colloïdes sous forme de gel (plus dense).

• neutralisation : des AG libres par la soude diluée à savons (« soapstock ») qui émulsifient d’autres impuretés (pigments, stérols, phénols). Lavage par l’eau claire puis déshydratation sous vide.

• décoloration : passage sur terre d’infusoires ou charbon actif. • désodorisation : aldéhydes ou acides malodorants sont éliminés par injection de vapeur d’eau

(180°C) sous vide, pendant 3h environ.

1-C-6-3-c- Opérations de purification liquide/liquide Ces opérations concernent des SAM ayant des propriétés physico-chimiques particulières :

• alcaloïdes: différences très marquées de solubilité en fonction du pH (voir p. 36).

1-C-6-3-d- procédés physiques de purification Ces opérations s’adressent aux SAM offrant la possibilité de :

• sublimer : SAM de faibles PM • distiller : SAM de faible point d’ébullition • cristalliser : le procédé le plus rapide, le plus efficace et le moins cher, mais uniquement

pour les SAM cristallisables (pas les lipides, les polyphénols, …) !

1-D- Sources de documentation 1-D-1 - Ouvrages généraux Pharmacognosie, Phytochimie, Plantes Médicinales (5ème édition) : J. BRUNETON, 2016, 1288 pages. Phytothérapie. Les données de l’évaluation : J. BRUNETON, 2002, 242 pages.

1-D-2 - Revues Scientifiques Spécialisées Journal européen de Pharmacognosie (ex Plantes Médicinales et Phytothérapie ; France) Planta Medica (Allemagne) Phytochemistry (Angleterre) Journal of Natural Products (ex Lloydia ; Etats-Unis) Fitoterapia (Italie) Journal de Pharmacie de Belgique Journal of Pharmaceutical Sciences (Etats-Unis) Chem. Pharm. Bull. (Japan).

m i l l e p e r t u i s o r n i t h o g a l e m a t r i c a i r e


VASAM d’origine végétale :

par grands types

de SAM issues des plantes.

datura arbousier



Schéma synoptique des relations biogenétiques entre les métabolites des végétaux Les plantes sont autotrophes : elles produisent leur énergie et la matière organique (métabolites Iaires et spécifiques, ex-« IIaires »). Certains sont exclusifs des végétaux à indispensables à l’animal (ex. : vitamines) !

Relations biogénétiques entre les principales classes de métabolites secondaires, à l’origine de SAM.

Les principales classes de SAM : relations biogénétiques entre métabolites primaires et spécifiques

Ces voies de biosynthèse (transformation des « précurseurs biogénétiques » en métabolites spécifiques), font intervenir des réactions chimiques récurrentes, qui sont la preuve de la faisabilité « thermodynamique » de ces transformations lors de synthèses. Ce sont aussi de bons moyens mnémotechniques pour retrouver les formules parfois complexes des PA engendrés. Nous verrons les PA qui sont des métabolites Iaires (glucides, lipides), puis les PA qui sont des métabolites spécifiques (ex-IIaires), par ordre de compexité croissante (acétates/polyacétates ; shikimates ; mixtes : shikimates+acétates ; mévalonates ; alcaloïdes).

hν + ATP + NADPH

CO2 + H2O Photo-synthèse

polyosides

COOH

O-PP-O

OH

OH

HOérythrose-4-phosphate PEP

COOH

OHHO OH

ac. shikimique

O

COOHpyruvate

S-CoA

O

acétyl-CoA

polyacétates

quinonesanthraquinones

polyphénolsacétyléniques

Acides gras,lipides

...

tanins,flavonoïdes

Cycle de Krebs ATP

ac. cétoglutarique

alcaloïdesprotéines

quinones

lignanes

coumarines

acides phénols,lignines

glycolyse

OHHOOC

HO

ac. 3-(R)-mévalonique

terpènoïdes, stéroïdeshuiles essentielles

saponosideshétérosides cardiotoniquesditerpènes

mévalonates

cation isoprénique

sesquiterpènesaminoacides

shikimates

GLUCOSE osides

hétérosides

caroténoïdes, …

Cours de VASAM d’origine végétale – Les SAM polaires polyosidiques


Note sur la classification botanique utilisée La classification APG (pour Angiosperms Phylogeny Group), ou classification phylogénétique,

est une classification botanique des angiospermes, basée en grande partie sur l’analyse de (deux) gènes chloroplastiques, qui permet de relier dans un même « clade », tous les "descendants" d’un même "ancêtre" (monophylie). La première classification a été publiée en 1998, la deuxième classification phylogénétique APG II, en 2003.

Dans ce cours, c’est la classification phylogénétique la plus récente du système APG (Angiosperm Phylogeny Group classification) III, paru en 2009 (Botanical Journal of the Linnean Society, 2009, 161, 105–121. DOI: 10.1111/j.1095-8339.2009.00996.x) qui est utilisée.

Cette nomenclature APG, la plus utilisée désormais, a introduit de profonds changements par rapport à la classification linnéenne, pas seulement pour les genres et espèces, mais aussi, les familles. Par exemple, les genres de la famille des Liliacées sont « répartis » par l’APG en une dizaine de familles ; les digitales (anciennement, des Scrophulariacées) sont maintenant de la famille des Plantaginacées (avec les plantains !). Cette famille, qui ne comptait que 3 genres en classification classique, en rassemble maintenant plus d’une centaine, selon l’APG III.

Digitalis purpurea L., Plantaginacées (ex Scrophulariacées) Plantago lanceolata L., Plantaginacées Une 4ème édition, APG IV (acceptée en 2016), est parue dans "The Plant Book" (Mabberley), en 2017 (http://www.mobot.org/mobot/research/apweb/). Les auteurs, n’ont pas peur de remettre en question une science « historique », et prétendent que « ça le fera (will do it ! »), même s’ils préviennent que « Ni la phylogénie sans de bonnes connaissances morphologiques comparatives, ni la morphologie comparative sans une bonne phylogénie ne sont utiles »… ! Je n’ai pas vérifié si des variations importantes ont eu lieu depuis l’APG III… Voir aussi : http://www.mobot.org/mobot/research/apweb/

Mais, un rappel à l’ancienne nomenclature est donné chaque fois que nécessaire, entre parenthèses et à la suite, pour la famille après « ex », et pour les noms de genre et d’espèces, par les synonymies (entre parenthèses, seul ou après « syn »).

L’adoption de cette nomenclature APG, pose cependant, pour certaines plantes au moins (celles dont le taxon (genre et même parfois, famille), n’existe plus dans l’APG III), le problème du nom de « l’auteur » de leur dénomination : ceux qui sont indiqués dans cet ouvrage correspondent aux noms des auteurs de la classification « classique » (linnéenne). Ils sont pourtant « obsolètes » et auraient dû être remplacés par ceux de la nomenclature phylogénétique, mais malgré le manque de cohérence scientifique qui en résulte, ceci ne nous est pas paru réaliste car source de trop d’imprécisions !

Cours de VASAM d’origine végétale – Les SAM polaires osidiques


2- Obtention des SAM d’origine végétale 2-A- Obtention et caractérisation de SAM polaires

Sont considérées comme polaires les SAM renfermant une proportion majoritaire de fonctions chimiques auxquelles sont associés des moments dipolaires importants (OH, COOH, OSO3H, …). C’est le cas, notamment, des sucres = carbohydrates :

• osides – polyosides neutres – polyosides uroniques et/ou sulfatés.

2-A-1- Cas des SAM polaires osidiques Carbohydrates (Cn(H2O)n), n = 3 à 9. Ensemble de substances constituées d’oses (sucres simples) mais qui peuvent se combiner à osides (holosides), voire, polyosides. Le principe de leur extraction repose sur les propriétés physicochimiques des oses : solubles dans l’eau (beaucoup de groupements OH polaires), et précipitables par l’alcool absolu !

2-A-1-1- Obtention d’hexoses simples

2-A-1-1-a- le D-glucose (Glc) = Dextrose État naturel : tous les fruits.

2-A-1-1-a-1- Hydrolyse enzymatique double Actions d’alpha-amylase + amyloglucosidase sur l’amidon (amylose + amylopectine), par alpha-amylase + amylo-α-1,6-glucosidase à glc :

utilisations : sucre directement assimilable (source énergétique) Solutés injectables isotoniques (5 à 10%), ou hypertoniques (à 15, 20, 30 et 50% ; rhéhydratation). Industriellement, sert à la synthèse du sorbitol à vit. C. Chauffé (≤ 200°C) à caramel = colorant.

2-A-1-1-b- le D-fructose (Fru) = lévulose :

État naturel : abondant dans nombreux fruits (libre), le miel (à 70%).

2-A-1-1-b-1- Hydrolyse de l’inuline polyfructosane spécifique d’Astéracées :

topinambour (Helianthus tuberosus L.), chicorée (Cichorium intybus L.) :

O

O HO

OH

OOH

OH

HOHO HO

OH

1

4α-maltose

αamidon(amylose +

amylopectine)

OOH

OH

OH

HOHO

D-glucoseα-amylase

amylo-glucosidase

α-amylase

amylo-glucosidase

CH2OHO

OH

CH2OHOH

HO

D-fructose

CHOOH

NH

CH2OHOH

HO

6

5

4

3

2

1

D-glucose

D-fructofuranose

O

OH

HO

HOH2C

CH2

O

OH

HOOHOH2C

CH2OH

O H

OOH

OHHO

HOH2C

n

inuline

hydrolyse HO

OH

HOOHHOH2C

CH2OH



2-A-1-1-b-2- Sucres invertis : à partir du saccharose de la betterave sucrière (Betta vulgaris L., Polygonacées) et de la canne à sucre (Saccharum officinarum L., Poacées)

Obtention du fructose à partir du saccharose (sucres « invertis »)

utilisations : en diététique. Réhydratation. Prévention des déshydratations intra et extracellulaires. Véhicule pour apport thérapeutique en période pré-, per- et post-opératoire immédiate. Prophylaxie et traitement de la cétose.

2-A-1-2- Caractérisation des SAM osidiques

2-A-1-2-a- Mesures physiques § Pouvoir rotatoire (rotation spécifique) § nD = indice de réfraction (réfractomètre), § c.c.m. : sur papier ou SiO2 : révélateur anisaldéhyde, H2SO4,

AgNO3/NH4OH.

2-A-1-2-b-Réactions caractéristiques § Formation d’hydrazones et phénylhydrazones (pt de fusion

caractéristiques). § Pouvoir réducteur (sucres « réducteurs ») sur la liqueur « cupro-

alcaline » ou liqueur de Felhing : CuO à Cu2O (précipité rouge brique).

§ AgNO3 à Ag° = "miroir d’argent", voir ci-contre :

2-A-1-3- Dosage des SAM osidiques

2-A-1-3-1- Sucres « réducteurs »

2-A-1-3-1-a- Réduction de la liqueur de Felhing : cuprimétrie ; CuO ® Cu2O précipité 143 g (= PM) pesé à 180 g Glc.

2-A-1-3-1-b- Procédé enzymatique : La notatine (glucose oxydase de Penicillium notatum) est spécifique du glucose, qu’elle oxyde en présence d’O2 avec formation concomitante de peroxyde d’hydrogène :

O H

O

O

OH

OH

HO

CH2OH

OH

HO

CH2OH

HO

saccharose

n

n Glc

hydrolyse H

OH

OH

OHO

OH

HO

O

OH

HOOH

HOH2C

2

D-fructofuranose

CH2OH2

n

O H

O

O

OH

OH

HO

CH2OH

OH

HO

CH2OH

HO

H

O H

O

O

OH

OHHO

CH2OH

OH

HO

CH2OH

HO

HH

HO

+

"work-up"Glc



réaction spécifique du glucose (oxydation par une oxydase = avec libération d’eau oxygénée)

Initialement : à glycémie, bandelettes réactives (évaluation du « sucre » dans les urines).

utilisations : L’eau oxygénée est dosée par colorimétrie : en présence d'une peroxydase, elle oxyde un chromogène réduit (incolore) en chromogène oxydé, coloré, dont l'absorbance est mesurée au spectrophotomètre UV-Visible. Plus récemment, la technologie des stylos pour mesurer rapidement la glycémie des diabétiques, résulte du couplage de l’oxydation par l'eau oxygénée à un capteur de courant (le courant est proportionnel à la concentration de glucose).

2-A-1-4- Obtention d’une SAM simple, dérivée d’hexoses

2-A-1-4-a- La Vitamine C (= acide ascorbique)

préparation de la vit. C à partir du glucose (réduction à sorbitol puis oxydation en 2 étapes en lactone-ène-diol)

Vitamine C = acide ascorbique : additif alimentaire, SAM (90 000 T/an).

utilisations : 103 spécialités pharmaceutiques renferment de la Vit. C comme SAM, avec pour indications principales : anémie par carence martiale, grippe, rhinite allergique, rhinopharyngite, asthénie passagère, fatigue, …

β-D-glucopyranose

OHO

HO

CH2OH

HO OH

oxydase(notatine)

O2

D-gluconolactone

OHO

HO

CH2OH

HO OH2O2

H2Oac. gluconique

COOHOH

HO

HO

CH2OH

HO

colorant réduitincolore

colorant oxydécouleur %elle au Glc

H2Operoxydase

CH2OHOH

OH

CH2OHOH

HO

CH2OHOH

OHOH

O

O

ac. L-ascorbique = Vit CD-sorbitol

O

O OH

OH

CH2OHHO

réd.ox.

CHOOH

OH

CH2OHOH

HO

6

54

3

21

D-glucose

H HO O

OHHO

HOH2C

HO HH

Gluconobacteroxydans

CH2OHOH

OH

CH2OHO

HO O

CH2OH

OO

O

H2C

O

acétone

H

oxydant

ClOO

COOH

OO

O

H2C

O

H OH COO

OH

OHOH2C

H

prototropie [1,3](énolisation)

S

SR

R



2-A-2- SAM polaires polyosidiques Ensemble de substances constituées d’oses combinés à holosides = polyosides. À distinguer des « hétérosides » (= oses + aglycone), dont la partie non sucrée (aglycone) est responsable de modifications importantes de la solubilité, et donc des procédés d’extraction (voir p. 25). holosides : leur hydrolyse ne libère que des oses. Si un seul sucre à « homogènes », si différents à « hétérogènes ». Ils sont acides (ac. uroniques) ou neutres.

2-A-2-1 Cas d’un polyoside hétérogène acide

2-A-2-1-a- Obtention d’acides alginiques (alginates) : extrait d’Algues brunes Algine = alginates, acides alginiques : Ph. Eur. 9ème Éd., 01/2009:0591. Principaux constituants des parois d’algues brunes (Phéophycées), doivent comprendre entre 19 et 25% du poids sec en COOH. Ils forment des gels en milieu aqueux ➾ modifient le comportement rhéologique des milieux où ils sont introduits (épaississent, gélifient, stabilisent, émulsionnent, …), mais également servent de pansements gastriques (gastrites, ulcères, …).

2-A-2-1-a-1- Structure des alginates L’algine est un mélange d’ac. polyuroniques (mannuronique et guluronique), donc, capables de former des sels de solubilités très variables selon le cation. 3 types de polymères (2 homogènes +1 hétérogène). PM moyen ± 200 000 :

2-A-2-1-a-2- Propriétés des alginates « Insoluble » dans l’eau. Gonfle en absorbant plus de 100 fois son volume d’eau. Alginate de Ca++ insoluble/H2O. Ses sels de cations monovalents ( ) sont hydrosolubles à solutions colloïdales pseudoplastiques, qui par addition progressive de cations divalents ( ) s’insolubilisent à gels élastiques thermo-irréversibles (structure « egg-box ») :

O

H

OHOOH

O

COOH

O OHOOH

COOH

H O

H

OHOOH

O

HOOC

O OHOOHHOOC

H

n

M = ac. β-D-mannuronique G = ac. β-L-guluronique

M-M-M-M-Mn

plage hydrophile(fonctions polaires)


plage hydrophile(fonctions acides)

plage hydrophile(fonctions acides)

G-G-G-G-G

M-G-M-G-M

= cation divalent



Gélification des alginates en présence de cations divalents (création d’un réseau tridimensionnel : « egg-box »)

2-A-2-1-a-3- Extraction des alginates : La France est le 5ème pays producteur d’alginates (2000 T/an). État naturel : Algues brunes (Phéophycées) • Laminaires : Laminaria digitata, L. hyperborea (Varech « palmé » des Bretons). • Varech (Goémon) : Fucus serratus, F. vesiculosus (goémons) ; Ph. Eur., 9ème Éd., 01/2008:1426, corrigé 6.0. Déf. : Thalle fragmenté séché de Fucus vesiculosus L. ou de F. serratus L. ou d’Ascophyllum nodosum Le Jolis. Teneur : au minimum 0,03 pour cent et au maximum 0,2 pour cent d’iode total (Ar 126,9) (drogue desséchée). • Macrocystes : Macrocystis pyrifera

Laminaria digitata Fucus serratus Macrocystis pyrifera (Varechs) (goémons)

L’extraction fait appel systématiquement à l’eau, additionnée ou non, de sels (carbonates de Na ou de Ca). L’élimination des oses « libres » et des sels minéraux naturellement présents se fait par lavage de la drogue divisée (broyée), par l’eau acidulée :

schéma d’extraction des alginates

O

OHO

HO

O

OO

Ca

O

OHO

HOOO

Ca

O

OHO

HOOO

Ca

O

OHO

HOOO

Ca

O

OHO

HOOO

Ca

O

OHO

HOOO

Ca

O

OHO

HOOO

Ca

O

OHO

HOOO

Ca

HO

HOO

O

Ca

O

OHO

HO

O

O

O

Ca

O

HO

HO

O

O

O

Ca

O

HO

HO

O

O

O

Ca

O

OHO

HOO

OO

OHO

HO

O

O

OO

HO

HO

O

O

OO

HO

HO

O

O

OO

HO

HOO

OO

OHO

HO

O

O

OO

HO

HO

O

O

OO

HO

HOO

OO

O

O

OHO

HOOO

Ca

O

OHO

HOOO

Ca

O

OHO

HOOO

Ca

O

OHO

HOOO

Ca

O

OHO

HO

O

OO

O

OHO

HOOO

O

OHO

HOOO

O

OHO

HOOO

CaCaCaCa

OHO

HOO

OO

OHO

HO

O

O

OO

HO

HO

O

O

OO

HO

HOO

OO

Algues brutes

lavage eau légèrement acidulée

Algues "purifiées"

macération en présence d'unesolution Na2CO3 chaude (50°C)décantation, filtrationMarcs

solution d'alginates de Na+

Acidificationou + sels de Ca++phase aq.

+ impuretés

précipité d'alginates purifiés

sels + glucides hydrosolubles

PURI

FICA

TION



2-A-2-1-b- Caractérisation de la SAM alginate de Na

2-A-2-1-b-1- identification par la formation de gel en présence d’ions Ca++ L’alginate de sodium (0,2 g) se dissout dans l’eau (20 mL), par agitation. Par addition d’une solution de CaCl2 (1 mL/5 mL), il se forme une volumineuse masse gélatineuse.

2-A-2-1-b-2- identification par persistance du gel en présence d’H2SO4 L’addition d’H2SO4 dilué (1 mL) au gel préparé dans l’identification précédente (au 2-A-2-1-b-1- (10 mL) à montre une persistance de la masse gélatineuse.

2-A-2-1-b-3- identification par coloration au 1-3-dihydroxynaphtalène

réaction colorée spécifique mettant en évidence les alginates

Emplois des polyosides extraits des Algues (phycocolloïdes)

Sont utilisés pour modifier le comportement rhéologique des milieux où ils sont introduits : épaissir, gélifier, stabiliser, émulsionner.

a) Usages industriels • alimentaire : sauces, crèmes, desserts, glaces, confitures, flans … E 400_E 404. • textile : fixateurs, imperméabilisation, ignifugation. • bâtiment : peintures, plâtres, ciments, enduits.

b) Usages pharmaceutiques 1) excipients : • comprimés : agent de délitement, dragéification (alginate de Na = grastrorésistance) • pommades et crèmes, suspensions et émulsions (plusieurs fois son poids d’eau) • laits protecteurs (dermocosmétique) • empreintes dentaires (alginates)

2) comme "Principe Actif" • antipyrosis : ac. alginiques à densité négative (< H2O) : Gaviscon®, Toopal®, … • antihémorroïdaires : action topique adoucissante (Anoreine®, …) • hémostatiques de surface : alginate de Ca++ (Stop-Hemo®, Trophi-derm®) • produits diététiques : rôle de ballast = trompe-faim : Alginate de sodium (Ph. Eur., 9ème Éd. 01/2010:0625,

corrigé 7.0) + Gélose ; traitement de l’obésité.

OH

HOalginates purifiés

θ°C

, Hcoloration rouge-bleu intense

(extractible par éther isopropylique)



2-A-2-2 Cas d’un polyoside hétérogène neutre

2-A-2-2-a- Obtention de mucilages neutres du Guar Galacto-mannanes + ou – ramifiés : rapport Gal/Man 1/4 ou 1/2. Improprement appelés « gommes » : les mucilages sont des métabolites « normaux » des graines de plantes supérieures (familles des Fabacées ou Malvacées, notamment).

2-A-2-2-a-1- Structure de la « gomme guar »

« gomme » guar = rapport Gal/Man 1/2 :

2-A-2-2-a-2- Obtention de la « gomme guar »

État naturel : Cyamopsis tetragonolobus (L.) Taub, Fabacées (= Guar).

Drogue = fruit (gousse) ; Ph. Eur. 9ème Éd., 01/2010:1218).

Déf. : le guar est obtenu par broyage de l’albumen des graines de Cyamopsis tetragonolobus (L.) Taub. Il est constitué principalement par un galactomannane dit guarane = « gomme » Guar (E412).

fruit fruit sec guar

utilisations : Participe à l’élaboration de régimes de sujets diabétiques et surtout, pour son intérêt comme anticholestérol, dans les cas de risques accrus de pathologies cardiovasculaires. Traitement symptomatique des douleurs liées aux affections oesogastroduodénales, du reflux gastro-oesophagien, des gastralgies. Traitement d'appoint du météorisme intestinal. MOXYDAR cp p susp buv MOXYDAR susp buv en sach Il existe 41 médicaments contenant la « gomme » guar comme excipient (dont, POLYSILANE UPSA gel oral en tube ou sachet-dose, …).

OO

HO

HOO

O

HO

HOOH

OHO

O

OHHO

HOOH

H

nM

M

G

Cours de VASAM d’origine végétale – Les SAM de polarité intermédiaire : polyphénols de type lignane (podophyllotoxine)


2-B- Obtention et caractérisation de SAM de polarité mixte

2-B-1- Propriétés communes aux SAM de polarité mixte Sont considérées comme ayant une polarité « intermédaire », les SAM renfermant une certaine proportion de fonctions chimiques ayant des moments dipolaires notables (OH, COOH, …), responsables de leur caractère hydrophile, en même temps qu’un squelette carboné étendu qui leur confère, de façon permanente, un caractère lipophile (hydrophobe). C’est le cas, notamment :

• des SAM aromatiques : polyphénols, anthracénosides, … :

dualité structurale justifiant le caractère amphiphile des SAM "aromatiques" phénoliques

• des SAM « stéroïdiques » ou triterpéniques des saponosides :

dualité structurale justifiant le caractère amphiphile des SAM saponosidiques

Cette dualité structurale, fait que le plus souvent, ces SAM sont amphiphiles et ne sont :

- ni solubles dans l’eau seule, - ni non plus dans les solvants organiques seuls.

Pour les extraire efficacement, il convient alors d’utiliser des mélanges de ces deux types de solvants (eau et organiques miscibles, donc, polaires : acétone, éthanol, méthanol, …). La nature du solvant organique et ses proportions par rapport à l’eau, déterminent la sélectivité des types de SAM qui sont extraites de la drogue.

2-B-2- Les SAM à polarité mixte polyphénoliques Les polyphénols sont des métabolites secondaires quasi universels des plantes. Parfois synthétisés après induction par un pathogène = "phytoalexines" (substances de défense ….). Ils sont issus des voies d’aromagénèse (comme celles des acides aminés “essentiels” aromatiques), et bon nombre des vitamines appartienent à ce groupe. Leur principale propriété biologique est très directement reliée aux fonctions chimiques qui la caractérisent : les hydroxyles aromatiques (phénols) sont des piégeurs de radicaux libres, permettant de lutter contre l’oxydation.

polyphénols(dihydrochalcones)

OH

OH

HO

OH

OH

OH

OH hydroxyles(phénols)

O

Glc-O O OH

OCH3Rha-O

anthracénosidesglucofranguloside A

hydroxyles(hétérosides)

plages hydrophobes(squelettes aromatiques)

plages hydrophiles(fonctions polaires)

OH

O

HO OH O

O

O

OOCOOH

OOH

OOHO

HOOH

OH

O

HOOH

OH

OH

ESCINE

plage hydrophobe(squelette terpénique)


Cours de VASAM d’origine végétale – Les SAM de polarité intermédiaire : polyphénols de type lignane (étoposide)


Les propriétés anti-oxydantes et « piégeuses de radicaux libres » des polyphénols, dont les Vitamines E (et qui ont de fortes analogies avec la Vitamine C, voir chap. sur les SAM osisdiques, p. 16), ont à voir avec l’atténuation des signes qui « accompagnent » les pathologies majeures : inflammatoires (athérosclérose, RAA, …), mais aussi, neurodégénératives et les cancers.

2-B-2-1- Obtention de SAM de type lignane

Les lignanes sont des polyphénols qui jouent un rôle dans la défense des plantes. Ils possèdent des propriétés antibactériennes, antifongiques et ont un rôle répulsif qui les protègent de leurs prédateurs (herbivores). À partir de la podophyllotoxine, on obtient une sustance anticancéreuse.

2-B-2-1-a- Extraction de podophyllotoxine État naturel : la racine de Podophylle d'Amérique, Podophyllum peltatum L., Berbéridacées

Podophyllum peltatum rhizome (la drogue) ≠ Mandragore européenne ou officinale = Mandragora officinarum, Solanacées.

Drogue = le rhizome = de la forme d’un doigt aplati, brun, formé d’articles renflés au niveau des nœuds. Cassure plus claire, odeur faible mais saveur amère et âcre. Elle est extraite par l’alcool à 90% (mélange EtOH/H2O ; 90 :10). La colature concentrée est additionnée d’un grand volume d’eau acidifiée par HCl : à précipite 3-10% d’une résine (podophylline), jaune (quercétol), majoritairement constituée de lignanes dont le principal (50%), la podophyllotoxine est une SAM aux propriétés mitoclasiques.

2-B-2-1-b- Composition chimique (SAM) = lignanes vrais La podophyllotoxine (SAM principale de la podophylline) possède un centre asymétrique qui représente un point de fragilité de sa structure. Son inversion (épimérisation) par énolisation, en effet favorisée par la présence d’une lactone, lui fait perdre son activité antimitotique :

structures de la podophyllotoxine et de l’a-peltatine montrant la fragilité de ces SAM (épimérisation)

O

OO

OH

OR

O

OCH3CH3O

R= CH3 : podophyllotoxineR= H : α-peltatine

O

OH

OH

OH

O

OH

OH+

O

OO

OH

OCH3

O

OCH3CH3O

picropodophyllotoxine

lactone

épimère

OHOHO

HO

OH

OOH quercétol

(flavonoïde)

Cours de VASAM d’origine végétale – Les SAM de polarité intermédiaire : polyphénols de type lignane (podophyllotoxine)


Propriétés biologiques de la SAM podophyllotoxine : émétisante, purgative (laxative), vermifuge (anthelminthique), mitoclasique (bloque en mitose) : compétition avec la colchicine. à très toxique. Utilisations de la SAM podophyllotoxine : D’abord pour ses propriétés laxatives (trop grande toxicité due aux pptés mitoclasiques). Utilisations de la SAM podophyllotoxine : Trop toxique pour une utilisation directe de ses propriétés antimitotiques (voir 2-B-2-1-c). Une spécialité à usage topique, contre les « condylomes acuminés externes » (sortes de verrues, indolores situées au niveau des muqueuses des régions anale et/ou génitale), de surface inférieure à 4 cm2, en alternative aux autres thérapeutiques (cryothérapie, chirurgie...).

2-B-2-1-c- Préparation de la SAM « étoposide » La transformation, selon le schéma ci-dessous, de l’épipodophyllotoxine en dérivés hétérosidiques, très proches structurellement, permet de diminuer considérablement sa toxicité :

schéma de transformation de la podophyllotoxine : accès à la SAM étoposide®

O

OO

O

OH

O

OCH3CH3O

O OH

HOOO

S

téniposide(Véhem 26®)

O

OO

O

OH

O

OCH3CH3O

O OHHOOOH3C

étoposide (VP 16-213®)

O

OO

OH

OH

O

OCH3H3CO

H

O

OHHOHOHO

OH3C

OHH+

1) glucosylation

2) acétalisationH+

épipodophyllotoxines

4

4O

OO

OH

O

H3CO

H

(R)4

21

4'

OCH3OCH3

podophyllotoxine4-épi-4'O-déméthylpodophyllotoxine

3 (S)

O

OO

O

OH

O

OCH3CH3O

O

OHHOOOH3C

étoposide (VP 16®)

O

OO

OH

OR

O

OCH3CH3O

H

O

OHHOHOHO

OH3C

OH

H+

H+ H+

O

OHHO

HOHO

OH

H

O

OO

O

OH

O

OCH3CH3O

O

OHHO

HOHO

H

H2O

H+

O

OO

O

OH

O

OCH3CH3O

O

OHHO

HOHOH+

O

acétalisationHglucosylation

O

OO

O

OH

O

OCH3CH3O

O

OHHOOHO

CH3

H3C

HOHH+

H2O

épi-podophyllotoxine

1) glucosylation 2) acétalisation

Cours de VASAM d’origine végétale – Les SAM de polarité intermédiaire : polyphénols de type lignane (étoposide)


Cette dérivatisation (glucosylation + acétalisation) confére en outre aux hétérosides formés, une activité inhibitrice de la topoisomérase II, que ne possédait pas la podophyllotoxine de départ. Ces dérivés provoquent ainsi des coupures des chaînes d’ADN bicaténaire. Cette action s’exerce davantage sur les cellules en division accélérée (malignes), ce qui fait leur intérêt comme SAM anticancéreuses : en France, on utilise uniquement l’étoposide, ou VP-16® (épipodophyllotoxine).

Mécanisme d’action anticancéreuse : L’étoposide ne bloque pas les cellules en mitose. Forme un complexe ternaire avec la topo-isomérase II + ADN è cassures d’ADN bicaténaire + inhibition de « ressoudure ». Cellules en phases S et G2 : les plus sensibles. Cellules résistantes : codent pour gène mdr-1 (pompe à efflux) ou mutation (diminution l’expression de topoisomérase II).

Indications : L'étoposide a démontré son activité en monochimiothérapie ; toutefois, il est habituellement utilisé en association (protocoles de polychimiothérapie), dans les : - carcinomes embryonnaires du testicule ; - cancers bronchiques à petites cellules ; - choriocarcinomes placentaires ; - cancers du sein antérieurement traités ; - lymphomes malins hodgkiniens et non hodgkiniens ; - leucémies aiguës : dans le traitement de l'induction de la rémission complète des formes en rechute et

dans certaines modalités de traitement d'entretien de la rémission complète. Médicaments à base d’étoposide® : CELLTOP ETOPOPHOS ETOPOSIDE VEPESIDE

Cours de VASAM d’origine végétale – Les SAM de polarité intermédiaire : polyphénols de type flavonoïde (troxérutine)


2-B-2-2- Obtention de SAM flavonoïdiques Très répandus chez les plantes supérieures (ubiquitaires). Stockés dans le suc vacuolaire des organes jeunes (épiderme de feuille, pellicule fruit), sous forme d’hétérosides (+ solubles/H2O). Colorés et absorbant dans le visible, les flavonoïdes sont des polyphénols qui jouent un rôle dans l’attraction des insectes pollinisateurs (pollinisation entomophile).

pétales de fleurs montrant les nombreuses variations de coloration dues aux flavonoïdes

2-B-2-2-a- Extraction de la SAM rutine Le rutoside ou rutine est le 3-O-rhamno-(1à6)-glucososide de quercétol = 3-O-rutinosylquercétol. Ce flavonoïde est très répandu dans le règne végétal mais quelques plantes en sont particulièrement riches.

État naturel et drogues utilisées pour l’extraction de la rutine :

Sophora, Sophora japonica L., Fabacées : Bouton floral de Sophora : Ph. Eur. 9ème Éd., 07/2011:2427. Déf. : Bouton floral entier, séché, de Styphnolobium japonicum (L.) Schott (syn. : Sophora japonica L.). Teneur : au minimum 20,0 pour cent de flavonoïdes totaux, exprimés en rutine (C27H30016 ; Mr 610,5) (drogue desséchée) ; au minimum 15,0 pour cent de rutine (C27H30016 ; Mr 610,5) (drogue desséchée). Arbre ornemental en Europe. Boutons floraux (juste avant épanouissemnt) : 15-20% de rutoside. Sophora japonica, bouton floral

Eucalyptus, Eucalyptus macrorrhyncha F. Muell., Myrtacées

Feuilles d’Eucalyptus : Ph. Eur. 9ème Éd., 01/2008:1320. Déf. : Feuille séchée, entière ou coupée, récoltée sur les rameaux plus âgés d’Eucalyptus globulus Labill. Teneur : au minimum 20 mL/kg d’huile essentielle dans la drogue entière (drogue anhydre) et au minimum 15 mL/kg d’huile essentielle dans la drogue coupée (drogue sèche). Arbre originaire d’Australie (support de nourriture du Koala !). Les feuilles renferment 10-15% de rutoside. Eucalyptus sp

HOO OH

OH

HO

OOO

HOOH

OH

OOHO

HO OH

quercétol

RUTOSIDErutinose

3

Rha

61Glc



Sarrasin, Fagopyrum esculentum Moench., F. tataricum (L.) Gaertn., Polygonum fagopyrum, Polygonacées

Ph. Eur. 9ème Éd., 01/2008:2184, corrigé 6.0. Déf. : Parties aériennes entières ou fragmentées de Fagopyrum esculentum Moench, récoltées en début de floraison, avant la formation des fruits, et immédiatement séchées. Teneur : au minimum 4,0 % de rutine (C27H30O16,3H2O ; Mr 665) (drogue desséchée). Feuilles à 5-8% rutoside (après extraction des pigments foliaires).

Extraction de la rutine

La méthode d’extraction repose sur les propriétés amphiphiles qui découlent de la présence simultanée de 2 "plages" d’affinité opposée pour l’eau dans la molécule de cet hétéroside :

Formule du rutoside montrant les 2 zones polaire et apolaire, responsables du caractère amphiphile de ce noyau

Ce caractère amphiphile est doublé de la capacité des plages hyrophobes aromatiques planes, à établir des interactions "d’empilement" plus fortes que les forces de solvatation. La stabilité de l’édifice créé par l’empilement ("p-stacking") d’un grand nombre de noyaux quercétol, est renforcée par les multiples liaisons hydrogène que leurs groupes hydroxyles polaires (phénols) sont capables d’établir d’un squelette aromatique à l’autre et avec les molécules d’eau, maintenues en périphérie. Ceci conduit à la formation d’agrégats qui peuvent atteindre des tailles élevées et qui sont inévitablement insolubles en phase aqueuse (précipités), à température ambiante :

Les liaisons de van der Waals favorisent l’empilement des noyaux aromatiques. Les agrégats formés sont stabilisés

par les liaisons hydrogène en périphérie : le rutoside est insoluble dans l’eau à température ambiante

Lors de l’extraction, pour éviter la formation d’agrégats, et donc pour maintenir la SAM en solution, on peut recourir à des solvants alcooliques (MeOH, EtOH), ou encore, à l’eau (ou des mélanges hydroalcooliques) à une température proche de l’ébullition.

HO O OH

OH

HO

OOO

HOOH

OH

OOHO

HO OHquercétol

RUTOSIDErutinose

plag

es h

ydro

phile

s(fo

nctio

ns p

olai

res)

hydroxyles(phénols)

plages hydrophobes(squelettes arom

atiques)

OH

H

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

OOO

OO

Orut

H

H

HH

O

H

H

OH

HO

H

H

OH

H

OHH

"pi-stacking"forces d'empilement

liaisonshydrogène

liaisonshydrogèneliaisons

hydrogène



Extraction de la rutine du bouton floral de Sophora

- La drogue, mondée et pulvérisée (bouton floral de Sophora) est placée en contact avec un mélange d'éthanol et d’eau à 50% (50:50).

- La "suspension" résultante est chauffée à 85°C pendant 1 h (= macération à chaud).

- Le macérât doit être filtré à chaud, sur membrane filtrante et sous vide poussé, pour éliminer les marcs.

- Les filtrats sont rassemblés et concentrés à l'évaporateur rotatif (sous pression réduite) pour éliminer le maximum de solvant organique (l’éthanol s’évapore en priorité, mais une partie de l’eau aussi par formation d’un azéotrope).

- Quand l’extrait « aqueux » de rutoside est suffisamment « concentré », il est transvasé rapidement, encore chaud, dans un récipient à fond plat (Erlen, Bécher ou cristallisoir).

- Dès que le refroidissement a lieu, le rutoside cristallise ("précipite"), rapidement. - Après refroidissement complet, le précipité est récupéré par filtration sur membrane

filtrante (séparation des "eaux-mères" de cristallisation).

Cristallisation (purification) de la SAM rutine

La rutine n’est pas pure. Elle peut être aisément purifiée. - Le précipité obtenu ci-dessus est redissous à chaud dans de l’alcool à 95°. - La solution résultante est filtrée

sur fritté à maille fine (inox, verre), pour éliminer les insolubles.

- La soultion clarifiée est placée à cristalliser, sans concentration préalable. La cristallisation, plus lente, permet d’isoler, par filtration sur un fritté de verre, la rutine, à l’état pur, co-cristallisée avec 3 molécules d’eau.

SAM : rutine trihydratée (Rutosidum trihydricum, Ph. Eur. 9ème Éd. 01/2008:1795, corrigé 7.0)

2-B-2-2-b- Caractérisation de la SAM rutine Mesure du pouvoir rotatoire spécifique de la rutine trihydratée : Son activité optique [a]D à 20°C est de + 9 ± 2 (c = 0,50 ; éthanol R).

Analyse spectrale : Le spectre UV-Visible est typique du chromophore « flavonol » composé des 2 bandes « benzoïque » et « cinnamique ». L’ajoût de divers réactifs tels que AlCl3, AlCl3+HCl, NaOMe, NaOAc, NaOAc + H3BO3, donne des informations sur la position et la nature de des groupes fonctionnels (OH et carbonyle) de la molécule :

HOO OH

OH

HO

OOO

HOOH

OH

OOHO

HO OHRUTOSIDE trihydraté

, 3 H2O

C27H30O16, 3H2O ; PM = 665



Attribution des bandes du spectre UV de la "rutine" (milieu neutre) aux différents chromophores

Réaction de la « cyanidine » : La réaction spécifique d'identification des flavonoïdes est la réaction dite « de la cyanidine ». Elle utilise le pouvoir réducteur de métaux en milieu acide (formation de l’hydrogène « naissant »), pour réduire spécifiquement le noyau flavonoïdique. La couleur est caractéristique du noyau après sa réduction par l’hydrogène naissant (métal en milieu acide) :

structures flavonoïdiques mises en évidence par la réaction de la cyanidine

Ici, c’est la couleur rouge cerise, caractéristique des flavonols, qui se développe aux dépens de la couleur jaune citron du flavonoïde (rutine).

une réduction progressive du flavonoïde (rutoside), jaune citron, par l’hydrogène « naissant » (métal en milieu

acide) forme de la cyanidine de couleur rouge-cerise

rutoside

bande I : due au système cinnamiquebande II : due au système

hydroxybenzoïque

OHO

OH OO

OH

OH

sucre

bande II : correspond au système hydroxybenzoïque

bande I : correspond au système cinnamique

257

266

297

358

B

A

OHOHO

HO

OH

O

OHHOOH

OOH

OH

Flavanones Chalcones

OHOHO

HO

OH

OOH

Flavonols

OHOHO

HO

OH

O FlavonesMg + HCl H2

MgCl2

OHOHO

HO

OH

OHOH

OHOHO

HO

OHOHOHO

HO

OH

OH

Mg + HCl H2

MgCl2

Mg + HCl H2

MgCl2

Mg + HCl H2

MgCl2



Emplois : Traditionnellement utilisées dans les symptômes de l’insuffisance veino-lymphatique (douleurs, impatience de primo-decubitus, jambes lourdes, varices, hémorroïdes, …). le traitement symptomatique des troubles fonctionnels de la fragilité capillaire : purpuras, diabétiques, hypertendus, le traitement des signes fonctionnels liés à la crise hémorroïdaire, les baisses d'acuité et troubles du champ visuel présumés d'origine vasculaire. En association aussi avec des alcaloïdes vincaminiques, la vit. C. ESBERIVEN VELITEN VINCARUTINE VITARUTINE

2-B-2-2-c- Préparation de la SAM troxérutine La SAM rutine n’est pas suffisamment hydrosoluble pour être présentée dans des spécialités en solution aqueuse buvable (ampoules). Contrairement à ce qu’on pourrait penser, c’est en « masquant » les groupements polaires (-OH phénoliques), par transformation en éthers de glycol, qu’on résout facilement ce problème « galénique » :

schéma de transformation du rutoside en triéthoxyéthyléther de rutine = troxérutine®

C’est une SAM totalement hydrosoluble qui est obtenue : les groupements -OH libres étaient nécessaires à la stabilisation des agrégats en milieu aqueux. Leur transformation en éthers, déstabilise les empilements au profit d’une solvatation, donc à une solubilisation par l’eau :

La troxérutine est soluble dans l’eau : liaisons de van der Waals plus faibles que les forces de répulsion des groupements

éthers à les noyaux aromatiques sont dispersés par l’eau qui solvate chaque molécule (= solubilisation)

La troxérutine possède une monographie à la Ph. Eur. 9ème Éd., 01/2008:2133, corrigé 6.0. Déf. : Mélange de dérivés O-hydroxyéthyles de la rutine contenant au minimum 80 pour cent de 2-[3,4-bis(2-hydroxyéthoxy)phényl]-3-[[6-O-(6-désoxy-á-L-mannopyranosyl)-â-D-gluco-pyranosyl]oxy]-5-hydroxy-7-(2-hydroxyéthoxy)-4H-1-benzopyran-4-one (tris(hydroxyéthyl)-rutine). Teneur : 95,0 pour cent à 105,0 pour cent (substance desséchée).

Indications de la troxérutine : insuffisance veinolymphatique (jambes lourdes, douleurs, impatience du primodécubitus), fragilité capillaire, crise hémorroïdaire, baisses d'acuité et troubles du champ visuel présumés d'origine vasculaire. GINKOR GINKORGEL RHEOBRAL RHEOFLUX TROXERUTINE VEINAMITOL VIVENE

O

O–rutinoseOOH

HOOH

OH O

O–rutinoseOOH

OHO

O OHO OH

H+

O

O–rutinoseOOH

HOOH

OH

+ 3 O HH

O3

OH O

H

OH

troxérutine

O

O–rutinoseOO

O

O

O

O

OO

HH

H

H

OHH O O–rutinose

O

OO

O

O

O

O

O

H

HH

H OO–rutinose

O

OO

O

O

O

O

O

H

H H

H

O

H

H

O

H

H

OH

HO

H

H

OH

H

OH

HOH H

"pi-stacking"interdit

OH

H

liaisons hydrogèneavec H2O = solvatation

Cours de VASAM d’origine végétale – Les SAM apolaires de type terpénoïde (taxol et taxotère)


2-C- Obtention de SAM de faible polarité ou apolaires

2-C-1- Propriétés communes aux SAM apolaires Sont considérées comme ayant une faible polarité, les SAM dont le squelette carboné « saturé » ou non, l’emporte largement sur les fonctions polaires. Il en résulte un caractère lipophile marqué (hydrophobe). Les quelques fonctions polaires (OH, NH, phosphates…) portées par ce squelette, sont à l’origine d’une modulation très fine de leur répartition au sein des phases lipidiques « organisées » (membranes, bicouches lipidiques, micelles, …). Elles déterminent même leur « orientation » par rapport à la phase aqueuse environnante, au sein des structures cellulaires, ce qui a un impact direct sur leurs propriétés biologiques.

Appartiennent à ce groupe de SAM, notamment : • les huiles « fixes » (glycérides,

phospholipides) : métabolites primaires, constituants cellulaires, mais rares sont celles utilisées en tant que SAM.

• les vitamines liposolubles : tocophérols (vit. E), vitamines A et D. • les caroténoïdes et autres ubiquinones (CoEQ10), … • les huiles « essentielles » et autres terpénoïdes, utilisées principalement en tant que SAM en

phytoaromathérapie, pour ceux de poids moléculaires les plus faibles. • les « stérols » : phytostérols, …

2-C-2- Les SAM apolaires de type terpénique Les terpènes sont tous issus de l’isoprène sous forme IPP, véritable « pivot » métabolique dont la dimérisation conduit au premier des "terpénoïdes", le géranyl-PP. Ce composé est le précurseur des monoterpènes en C10 (constituants majoritaires des "huiles essentielles", qui sont l’apanage de certaines familles botaniques = Lamiacées, Apiacées, Rutacées, Astéracées, Lauracées, Myrtacées). Par addition supplémentaire d’isoprène(s), le géranyl-PP peut former le farnésyl-PP (précurseur des sequiterpènes en C15) puis, le géranyl-géranyl-PP, à l’origine des diterpènes en C20, dont font partie les taxoïdes des Ifs (Taxus baccata, T. brevifolia, Taxacées).

O-P-PIPP = isopentényl pyrophosphate

O-P-P O-P-PFPP = farnésyl pyrophosphate (C15 )GPP = géranyl pyrophosphate (C10) GGPP = géranylgéranyl pyrophosphate (C20)

O-P-P

sesquiterpènesmonoterpènes diterpènes

tocophérols

phase aqueuse

O

H3C

OH

R2

R1H3CH3CH3C

phas

e lip

idiq

uecholestérol

OHHH

H

H

H

H

H

HO

H

H H

H

HO

H

H H

H

HO

H

Hpôle hydrophile

(alcool)

plage lipophile(noyau cholestéryle)

stigmastérol β-sitostérol γ-sitostérol tocophérols

OCH3

HO

H3C

CH3

CH3CH3

CH3



2-C-2-1- Obtention de SAM diterpénique

Les "taxanes" des Ifs (taxol (Paclitaxel®) et taxotère (Docétaxel®)) sont les seuls diterpènes utilisés en médecine humaine comme SAM, pour leurs propriétés anticancéreuses :

Leur mécanisme d'action est différent de celui des alcaloïdes de la pervenche (vinca-alcaloïdes) : ils entraînent la polymérisation et la stabilisation des microtubules cellulaires (association de 13 dimères), en équilibre, normalement, avec la tubuline « dimère », soluble (voir ci-dessous) :

Cette action touche des fonctions cellulaires vitales comme le maintien de la morphologie cellulaire, la formation des neurones, la mitose, qui est bloquée en métaphase (à antimitotiques), responsables de leurs propriétés anticancéreuses, mais aussi de leur cytotoxicité (et notamment sur les lignées cellulaires sanguines, …).

Parmi les diterpènes figurent des métabolites vitaux pour les plantes (gibberellines). Ceux des Euphorbiacées possèdent une toxicité élevée : esters du phorbol et de l’ingénol, ainsi que ceux de Thyméléacées (Daphne gnidium, garou et D. mezereum, bois-joli) avec la daphnétoxine ou la mezeréine.

2-C-2-2- Accès à la SAM taxol (Paclitaxel®) État naturel : la drogue végétale « idéale » n’est sûrement pas l’écorce de tronc à abattre l’arbre. Le taxol a été isolé pour la première fois en 1969, de l’écorce du tronc de l’If du Pacifique, Taxus brevifolia, Nutt., Taxacées. Mais, il y est présent en faible quantité (0,01%). Sachant qu’un arbre centenaire (croissance lente) permet d’obtenir 3 kg d’écorces, 300 mg de taxol étaient obtenus de chaque arbre. Une alternative a été trouvée, en partant des feuilles d’une autre espèce de Taxus : l’If européen, ou If à baies, T. baccata, L., notamment, a permis d’obtenir jusqu’à 0,064% de taxol. Ceci représente plus de 6 fois plus de taxol qu’à partir de l’If du Pacifique et surtout, avec l’avantage énorme de n’avoir pas à abattre l’arbre, puisqu’il est issu des feuilles.

O

taxol

HOO

OO

OH

O

O

O

O

C6H5

NC6H5

O

OH

C6H5O

O

H

OHO

O

OHO

OH

O

O

O

C6H5

N

O

OH

C6H5

O

C

H

taxotère®

Ot-Bu-O

If à baies (feuilles sur rameau fructifère, pied femelle)

ααβ

β

α β

GTP

microtubules

tubulines α et β(55 KDa)

Docétaxel®

vinca-alcaloïdes

αβα

βα

βαβα

12

3

4

567

βαβ

αβαβαβα β

α β

βα β

ααβ

αβα

β

αβ

αβ

α β

8

9

10

11

1213

modes d’action différents entre alcaloïdes de la Pervenche et les "taxanes"



Extraction et purification de la SAM taxol des feuilles de T. baccata, L

schéma d’extraction et purification de la SAM taxol des feuilles de T. baccata, L

S’agissant de feuilles, l’extrait brut obtenu contient des substances liposolubles « polluantes » (graisses, cires, chlorophylles, …) dont il faut se débarrasser. Une première étape, dite de « délipidation », est donc introduite, avant la phase d’extraction proprement-dite :

Le résidu correspond au « totum de SAM diterpéniques », dans lequel le taxol est minoritaire.

Pour l’obtenir à l’état pur, il est soumis à une étape de purification par chromatographie préparative haute performance sur support de silice gréffée C18, élué par un gradient comportant des quantités croissantes d’acétonitrile dans l’eau. Le taxol, dans ces conditions, a un temps de rétention de 15 min. (étalonnage interne par l’acétate de cinnamyle) :

résidu brut (+ impuretés : tanins, polyphénols)

MARCS

"délipidation" : macération hexane 24h

défécation Pb(OAc)3 à 15%décantation (centrifugation 5000 t/min, 10 min)

impuretéscolloïdales

MARCS

feuilles séchées pulvérisées

fritté de verre

acétoneagitation 24 h

poudre « délipidée », séchée

fritté inox

poubelle

évaporation à siccité (vide)

impuretés liposolubles : graisses, cires, chlorophylles, …

solution aqueuse de terpènes purifiés(+ Pb(OAc)3 )

extraction par AcOEt (2x)phase aqueuse (minéraux = Pb, ...)

solution orga de diterpènes purifiéslavée par eauséchée (MgSO4) filtrée + évaporéeMgSO4 , 10 H2O

Totum de SAM diterpéniquespurifié (dont Taxol)

sol. extractive acétonique :terpénoïdes

O

taxol pur (0,064%)

HOO

OOOH

O

O

O

O

C6H5

NC6H5

O

OH

O

O

H

CLHP préparativeen phase inverse (C18) O

10-déacétyl-baccatine III (0,1%)

HOO

OOHOH

O

HO

O

C6H5

O



CLHP analytique du taxol (après purification par CLHP sur colonne préparative en phase inverse C18)

2-C-2-3- Obtention de la SAM taxotère (Docétaxel®)

Un précurseur naturel : la 10-déacétyl-baccatine III

Parmi les voies alternatives envisagées pour produire le taxol (indiqué dans les soins d’un nombre croissant de cancers), les travaux de chimie de synthèse totale (NICOLAOU, le premier) ont abouti pour la première fois en 1994, en quelques 42 étapes … et avec un rendement trop faible pour être autre qu’académique !

Cependant, lors des travaux de chimie extractive qui ont permis de sélectionner les feuilles de l’If européen comme source de taxol, l’équipe du Pr Pierre POTIER (ICSN, Gif/Yvette) découvre simultanément dans le totum diterpénique, la présence, mais en plus grande quantité (0,1%) que le taxol lui-même (0,064%), de 10-déacétyl-baccatine III (voir schéma d’extraction, p. 31). Elle décide alors (1980) d’utiliser ce taxoïde pour élaborer par hémisynthèse, le taxol selon le schéma abrégé :

Voie d’accès hémisynthétique du taxol® via le taxotère®, à partir de la 10-déacétylbaccatine III

Cette « voie alternative », tout à fait « viable », passe par un dernier "intermédiaire", protégé sur la fonction amine par une fonction tert-butyloxycarbonyl ("t-BOC"), classique en synthèse peptidique. La mesure de l’activité antimitotique potentielle de cet intermédiaire d’hémisynthèse (comme de tous les autres), évaluée grâce au « test à la tubuline », permet de découvrir son efficacité plus grande que celle du taxol.

Le « test à la tubuline » : Il s’agit d’un test pratique et rapide permettant d’évaluer les potentialités d’une substance à interférer avec la division cellulaire (antimitotique). L’absorbance à 350 nm, d’une solution de tubuline (protéine dimère a,b) augmente fortement lorsqu’il y a assemblage (polymérisation) en

Min

acét

ate

de c

inna

myle

taxo

l

2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00

0.70

0.60

0.50

0.40

0.30

0.20

0.10

0.00

AU

OHO

O

OHO

OH

O

HO

O

C6H5

O10-déacétylbaccatine III

10

OHO

O

OHO

OH

O

O

O

C6H5

N

O

OH

C6H5

O

C

H

taxotère®

O

taxol®

HOO

OO

OH

O

O

O

O

C6H5

NH

O

OH

C6H5

O

Ot-Bu-OC

C6H5 O

OHO

O

OHO

OH

O

HO

O

C6H5

O10-déacétylbaccatine III

10



microtubules (13-dimères). Sa mesure en absence (courbe de référence) ou en présence d’une SAM, permet de connaître l’intensité et la nature (stabilisatrice ou l’inverse) de l’interaction de celle-ci avec les protéines du fuseau mitotique (tubulines). Une diminution de la DO signerait une perte de l’agencement en microtubules (non-polymérisation ou dépolymérisation en tubulines a,b).

courbe de référence de la DO dans le test « à la tubuline »

Avec le taxotère, on observe un prolongement de la DO maximale atteinte par rapport à la courbe de référence. Cet effet s’avère être 2 fois plus important qu’avec le Taxol lui-même :

courbe obtenue en présence de taxotère, dans le test « à la tubuline »

temps (Min)

point

max

2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00

0.70

0.60

0.50

0.40

0.30

0.20

0.10

0.00

DO à

350

nm

asse

mblag

e en m

icrotu

bules

désassemblage en tubulineα

αβ

β

microtubules

αβα

βα

βαβα

12

3

4

567

βαβ

αβαβαβα β

α β

8

9

10

11

1213

courbe de référence(absence de SAM)

α β

tubulines α et β (55 KDa)

βα β

ααβ

αβα

βαβαβ

α β

α β


βα β

ααβ

αβα

βαβαβ

α β

OHO

O

OHO

OH

O

O

O

C6H5

N

O

OH

C6H5

O

C

H

taxotère®

Ot-Bu-O

temps (Min)

point

max

2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00

0.70

0.60

0.50

0.40

0.30

0.20

0.10

0.00

DO à

350

nm

asse

mblag

e en m

icrotu

bules

favor

isé

désassemblage en tubuline

inhibé

α β

GTP


Docé

taxe

l®

βα β

ααβ

αβα

βαβαβ

α β

Docétaxel®

en présence de ααβ

β

microtubulesαβα

βα

βαβα

12

3

4

567

βαβ

αβαβαβα β

α β

8

9

10

11

1213


βα α

β

ααβ

β

microtubulesαβα

βα

βαβα

12

3

4

567

βαβ

αβαβαβα β

α β

8

9

10

11

1213



Le Taxotère est aujourd’hui une SAM qui a de plus en plus d’indications en chimiothérapie anticancéreuse (Docétaxel® DCI, Sanofi). Un deuxième avantage réside dans son caractère « non naturel » (hémisynthétique) qui le rend brevetable, ce qui n’est pas possible avec le taxol®, produit naturel (on ne peut breveter la nature) ! Enfin, ces 2 SAM, avec des indications thérapeutiques quasi identiques, possèdent pourtant des propriétés physicochimiques assez différentes pour nécessiter, à côté de l’éthanol anhydre comme solvant, pour leur mise en forme pharmaceutique :

• l’huile de ricin polyoxyéthylénée (Cremophor EL®), dans le cas du Taxol, • le polysorbate 80 (TWEEN 80), dans le cas du Taxotère.

Il en résulte une différence sensible, à l’avantage du taxotère, quant aux effets indésirables liés à cette différence d’excipient.

Indications du Taxotère® (DOCETAXEL® DCI, Sanofi-Aventis) : Il est efficace dans de nombreuses tumeurs et principalement dans les cancers du sein métastatiques, résistant aux anthracyclines ou en rechute, les cancers du poumon et de la prostate.

Emplois : Taxotère (Docétaxel®) en monothérapie : à 100 mg/m2, en perfusion d'une heure toutes les trois semaines. Dans le traitement du cancer du sein localement avancé ou métastatique : - résistant ou en rechute après chimiothérapie cytotoxique aux anthracyclines, - en rechute en cours de traitement adjuvant. des cancers du sein au stade précoce, du cancer du poumon (forme « non à petites cellules »), du cancer de la prostate métastatique hormono-résistant, des cancers ORL et de l’estomac.

En 2004, la FDA a approuvé l’utilisation de TAXOTERE® associé à la doxorubicine et au cyclophosphamide (protocole TAC) dans le traitement adjuvant (après chirurgie) des patientes atteintes de cancer du sein opérable avec atteinte ganglionnaire. Effets secondaires : Il est toxique pour la moelle (baisse des leucocytes et des plaquettes) et entraîne des réactions d’hypersensibilité, une rétention d’eau avec œdèmes et épanchements et des troubles neurologiques.

Cours de VASAM d’origine végétale – Les SAM de type alcaloïdique


2-D- Obtention de SAM de polarité variable en fonction du pH Il s’agit des alcaloïdes, groupe de substances naturelles le plus vaste (plus de 10000 décrits). Les alcaloïdes sont des substances azotées et leur(s) atome(s) d’azote leur confère(nt) des propriétés basiques : « Al Kaly » (Meisner, 1818) = « la soude » (basique comme la soude !). La plupart de ces substances sont douées de propriétés pharmacologiques marquées, à faible dose à nombreuses SAM. Même s’ils renferment des azotes, les amino-acides et peptides, les amino-sucres, les vitamines azotées, les bases nucléiques (dérivés puriques, incluant les xanthines), les porphyrines, ne sont pas considérés comme des alcaloïdes.

L’appartenance à ce groupe des alcaloïdes est très directement reliée à leur biogenèse.

Biogenèse des alcaloïdes : Ils dérivent tous des amino-acides précurseurs qui sont la source de(s) azote(s) dans leurs formules. Quatre grandes familles sont issues des 4 AA que sont la lysine (à alc. quinolizidiniques), l’ornithine (à alc. tropaniques), la phénylalanine/tyrosine (à alc. isoquinoléiques) et le tryptophane (à alc. indoliques) :

2-D-1- Propriétés communes aux SAM de polarité variable en fonction du pH Ils ont des propriétés physicochimiques propres à cette catégorie de molécules en lien avec leur « basicité » ! Ceci est déterminant pour les procédés d’extraction et de purification autant que pour les possibilités de former des sels (neutres, acides, etc…), solubles en milieu aqueux, pour les extraire ou les rendre « administrables » à l’homme, etc.

2-D-1-a- réactions de précipitation Ils précipitent avec les "réactifs généraux" des alcaloïdes. La méthode la plus générale pour mettre en évidence des alcaloïdes consiste à les précipiter, à partir de leurs solutions aqueuses acides (pour qu’ils soient solubles !) par les « réactifs généraux des alcaloïdes ». Ces réactions générales de précipitation se font toujours à partir d’une solution aqueuse acide, qui assure une parfaite solubilité initiale. Elles sont fondées sur la capacité qu'ont les alcaloïdes (par le doublet libre de l’azote, basique) à former des complexes insolubles (précipités) avec des métaux lourds : Bi, Ce, Hg, Pt, W, et/ou des métalloïdes : I-, I2.

phénéthylaminephénylalaninetryptamine tryptophane

ornithinelysine putrescinecadavérine

HNH

N NH2

COOH

H2NH2N H2NH2NCOOH

NH2

NH2HOOCNH2 NH2NH2

NH2

HOOCNH2

N

NH

H

H

H

NN

H3CO2CHO

H

N

OO

OH

O

OH

N

HO

(-)-spartéine (genêt) atropine (belladone)

morphine (pavot)vincamine (pervenche)

alc. QUINOLIZIDINIQUES

alc. INDOLIQUES

alc. TROPANIQUES

alc. ISOQUINOLÉIQUES



Les réactifs généraux des alcaloïdes sont le : Réactif de BOUCHARDAT (iodo-ioduré) à précipité brun ; le Réactif de MAYER (mercuri-iodure de K+) à précipité jaunâtre ; et le Réactif de DRAGENDORFF (tétraiodo-bismuthate de K+) à fin précipité orangé.

réactions de précipitation des alcaloïdes avec les 3 réactifs généraux

Ces réactions de précipitation sont diversement « sensibles » selon la nature des alcaloïdes. Il existe d’autres réactifs (de précipitation et/ou de coloration), particulièrement sensibles, permettant de mettre en évidence spécifiquement certaines familles d’alcaloïdes.

Ex. : R. de Vitali-Morin = HNO3 fumant + KOH à alc. tropaniques

2-D-1-b- Solubilité La solubilité des alcaloïdes présente la particularité de varier radicalement en fonction du pH :

la solubilité des alcaloïdes dépend du pH

Les alcaloïdes sont donc solubles dans l’eau et les solvants organiques polaires comme les alcools tant qu’ils sont placés en milieu acide (parce que sous forme de sels d’alcaloïdes), alors qu’ils sont solubles dans les solvants organiques peu polaires comme le dichlorométhane, le chloroforme, etc.…, en milieu alcalin (les alcaloïdes sont sous forme de base).

Bouchardat

Mayer

Dragendorff

solut. acide

H+OH-

- - - +/- +++

Solubilité des alcaloïdes : dépend du pH

solvants organiques peu polaires(benzène, éther, dichlorométhane)

solvants organiques polaires (alcools) Eau

milieu basique (alc. BASES)

milieu acide (alc. SELS)

+++ + - - -

NH3C

OH CH2OH

Oalcaloïde base

(neutre, organosoluble)

OH -

H +

NH3C

OH CH2OH

Oalcaloïde sel ammonium(polaire, hydrosoluble)

H

Vitali-Morin : coloration violette = alc. tropaniques



Cette propriété, spécifique des seuls alcaloïdes, est mise à profit dans les procédés d’extraction et de purification des « totum alcaloïdiques ». Par simple modification du pH, ils passent de la phase aqueuse à la phase organique et réversiblement :

2-D-2- Voies d’accès aux SAM alcaloïdiques Pour l’extraction des alcaloïdes, deux possibilités s’offrent donc à nous :

• Utiliser un acide fort qui permettra la solubilisation dans l’eau des alcaloïdes présents dans la plante en les déplaçant de leurs combinaisons avec les acides organiques faibles et/ou les tanins.

• Alcaliniser la plante (NaOH, Na2CO3, NH4OH (à attention aux artéfacts), …) et réaliser une extraction par un solvant organique peu polaire. L’avantage de cette seconde méthode est liée à la moindre chaleur spécifique d’évaporation du solvant organique par rapport à l’eau, donc, à la facilité que nous avons de concentrer le totum alcaloïdique, avant la réalisation d’une chromatographie sur couche mince (CCM), par exemple.

Purification des SAM alcaloïdiques : En ajustant le pH, on pourra donc faire passer alternativement le totum alcaloïdique des sels aux bases et réciproquement, et donc, de la phase aqueuse à la phase organique, jusqu’à l’obtention d’un totum purifié qui peut conduire, parfois, à la cristallisation d’un PA (alcaloïde) majoritaire.

2-D-2-a- accès aux SAM alcaloïdiques par solvant organique apolaire

Sels d'alcaloïdes alcaloïdes Bases(Solubles dans les solvants organiques)(Solubles dans l'eau)

OH -

H +

Drogues pulvérisées

agent alcalin : NH4OH, Na2CO3, ...solvant apolaire : éther, CHCl3macération - lixiviation/percolation

sol. organique des alcaloïdes bases

H2SO4 , HCl dilué ± 0,5N ; ampoule à décanter

phase orga.+ impuretés

phase aq. acide des sels d'alcaloïdes

Alcalinisation : NH4OH, NaOHsolvant orga. non miscible : CHCl3, ...

phase aq.+ impuretés

phase organique d'alcaloïdes purifiés

lavée (H2O)séchée (Na2SO4)évaporée à siccité

résidu alcaloïdes totaux (= AT)

marcs épuisés

PURI

FICA

TION

schéma d’extraction des alcaloïdes par des solvants organiques non polaires

gentianinegentiopicrosideO

OO

O-Glc

O N

O

NH4OH

Extraction par un solvant moins dense que l’eau (acétate d’éthyle)



2-D-2-b- accès aux SAM alcaloïdiques par solvant organique polaire

En résumé, l’extraction des alcaloïdes comporte les étapes suivantes :

• Déplacement des alcaloïdes de la structure végétale par un agent alcalin fort (chaux + soude).

• Extraction par un solvant non polaire (dichlorométhane = CH2Cl2).

• Purification possible par extraction de la phase organique par de l’eau acide (H2SO4 2%) des sels d'alcaloïdes.

• Cristallisation, parfois.

Ci-dessous, figurent quelques exemples de SAM alcaloïdiques, auxquelles on accède par l’une ou l’autre de ces voies et qui sont utilisées dans diverses spécialités pharmaceutiques :

Alcaloïde Sources végétales

atropine : belladone, Atropa belladonna L., Solanacées datura officinal, (stramoine), Datura stramonium L. jusquiame noire, Hyoscyamus niger L. parasympatholytique à anticholinergique

cocaïne : cocaier (= la Coca), Erythroxylum coca, Érythroxylacées (ex Linacées) Liste des Stupéfiants. Production illicite, … par tonnes !

agent acide : citrique, tartriquesolvant polaire : MeOH, EtOH, n-BuOHmacération - lixiviation - percolation

sol. alcoolique des sels d'alcaloïdes

ConcentrationDissoudre /H2O acidefiltrer (impuretés précipitées)laver par solvant orga. non miscible : CHCl3

phase orga.+ impuretés

phase aq. acide des sels d'alcaloïdes purifiés

Alcalinisation : NH4OH, NaOHsolvant orga. non miscible : CHCl3, ...

phase aq.+ impuretés

phase organique d'alcaloïdes purifiés

lavée (H2O)séchée (Na2SO4)évaporée à siccité

marcs épuisés

Drogues pulvérisées

résidu alcaloïdes totaux (= AT)

schéma d’extraction des alcaloïdes par des solvants organiques polaires

PURI

FICA

TION

NH3C

OH CH2OH

Oatropine

O

H

NH3C COOCH3

O(-)-cocaïne



Alcaloïde Sources végétales

colchicine : colchique, Colchicum autumnale L., Colchicacées (ex Liliacées) traitement des crises de goutte

galanthamine : perce-neige, Galanthus, Galanthus nivalis L., Amaryllidacées inhibiteur spécifique et réversible de l’acétylcholinestérase. Modulateur des récepteurs nicotiniques traitement symptomatique de la maladie d’Alzheimer

éphédrine : éphédras, Ephedra spp., Éphédracées sympathicomimétique indirect (libère les catécholamines des fibres post-gangl.), accélère le cœur et effet inotrope +. Stimule les centres respiratoires bulbaires, bronchodilatatrice

méthylergométrine : ergot de Seigle, Claviceps pupurea (Fries) Tulasne, Clavicipitées ocytocique puissant, sans action vasculaire Anti-hémorragique utérin dans les hémorragies du post-partum, césariennes, curetages

vincamine : petite Pervenche, Vinca minor L., Apocynacées vasodilatateur périphérique Troubles de la sénescence et conséquences des accidents vasculaires cérébraux

quinine : quinquina rouge, Cinchona succirubra Vahl, Rubiacées Toxique cellulaire sur les protozoaires, schizonticide : toxique des formes asexuées (formes intra-érythrocytaires jusqu’au stade trophozoïte jeune) des 4 Plasmodium falciparum, vivax, malariae et ovale à antimalarique (antipaludique)

CH3ONH

CH3O

CH3O

CH3OO

O

colchicine

N

OHOH3CO

CH3galanthamine

HN

OHCH3

(-)-éphédrine

NH

N

OC

H CH3

NH OH

méthylergométrine

NN

H3COOCHO

H

vincamine

NH

N

CH3O HO

quinine

Cours de VASAM d’origine végétale – Les SAM morphiniques


2-D-3- Voies d’accès aux SAM de type morphinique Il n’existe pas de synthèse totale, exploitable à l’échelle indutrielle, de ces composés à squelette morphinane. La raison tient à la difficulté de créer la liaison entre le carbone quaternaire et le noyau aromatique (en rouge sur la formule ci-dessous) qui correspond à une "arylation angulaire", pour produire le squelette "morphinane" :

Le Pavot somnifère, Papaver somniferum var. album, Papavéracées, fabrique spécifiquement des quantités d’alcaloïdes, qui se concentrent dans le latex à l’opium. Il réalise la biosynthèse de ce squelette morphinane par une réaction de "couplage radicalaire", très efficace ! En 2019, on a donc toujours recours à la source végétale pour obtenir la SAM morphine, ou pour élaborer à partir de cette dernière, les nombreuses SAM dérivées, utilisées principalement en thérapeutique antalgique.

2-D-3-a- Les sources de SAM morphiniques

2-D-3-a-1- Les drogues végétales : l’opium

Le Pavot somnifère, Papaver somniferum L., Papavéracées, “variétés” album (® opium) et nigrum (® œillette). Les drogues fournies par Papaver somniferum :

• “var”. album : opium brut, • “var”. nigrum : graines ® huile d'oeillette, feuilles, capsules et tiges = paille.

capsules de pavot somnifère scarifiées (latex) fleurs et capsule de pavot somnifère

Inscription sur les listes : • opium, concentrés de paille, préparations à > 20% de morphine, la morphine et dérivés : liste

des stupéfiants, annexe I. • codéine (et dérivés pholcodine et codéthyline) : liste des stupéfiants, annexe II.

Opium : Ph. Eur. 9ème Éd., 01/2008:0777, corrigé 6.0. Déf. : L’opium brut n’est destiné qu’à servir de matière première dans la fabrication de préparations galéniques. Il n’est pas délivré tel quel. Latex séché à l’air, obtenu par incision des capsules encore vertes de Papaver somniferum L. Teneurs en SAM :

• morphine (C17H19NO3 ; Mr 285,3) : au minimum 10,0 pour cent (drogue desséchée), • codéine (C18H21NO3 ; Mr 299,4) : au minimum 2,0 pour cent (drogue desséchée).

N CH3

HO

HO

O H

morphine

N CH3H

noyau morphinane

arylationanguaire

formules de la morphine et des "morphinanes" montrant la principale difficulté de synthèse du squelette

Cours de VASAM d’origine végétale – Les SAM de type alcaloïdique (morphine)


structure 3D de la morphine (vue stéréoscopique par strabisme convergent)

2-D-3-a-2- Utilisations de l'opium comme source de SAM Le tableau ci-dessous présente les drogues sources de SAM, issues des 2 variétés de pavot somnifère (paille et opium), les proportions entre celles-ci et les formes galéniques ainsi que du pavot à bractées.

drogues des différents pavots, sources de SAM morphiniques

2-D-3-a-3- Préparations galéniques issues de l’opium Ainsi que la définition de la Pharmacopée le précise : "la fabrication de préparations galéniques est le seul usage pharmaceutique autorisé de l’opium. Il n’est pas délivré tel quel".

N CH3

HO

HO

O H

O

NCH3

OH

H

HO15

14

13

16

12

1110

9

87

6

5

4

32

1

(numérotation) morphine

13

9

3 4 5

16

NHO

HO

H3CO

CH3H

codéine

Extraction des alcaloïdes

Papaver bracteatum

≈98%

≈ 2%Formes Galéniques

≈ 98% transformés

var. nigrum

MORPHINE CODEINE THEBAINE NOSCAPINE

Papaver somniferum

Paille Opiumvar. album



transformations de l’opium en préparations galéniques « morphiniques »

Emplois de l’opium : Liste des médicaments contenant la SAM : opium

COLCHIMAX 1 mg cp pellic LISTE I : tiémonium méthylsulfate 50 mg ; opium poudre 12,5 mg ; colchicine cristallisée 1 mg Accès aigu de goutte. Prophylaxie des accès aigus de goutte chez le goutteux chronique, notamment lors de l'instauration du traitement hypo-uricémiant. Autres accès aigus microcristallins : chondrocalcinose et rhumatisme à hydroxyapatite.

LAMALINE gél LISTE II : paracétamol (DCI) 300 mg ; opium, poudre 10 mg titrée à 10 % (m/m) en morphine base anhydre ; caféine 30 mg Traitement symptomatique des douleurs d'intensité modérée à intense et/ou ne répondant pas à l'utilisation d'antalgiques périphériques utilisés seuls.

PAREGORIQUE LAFRAN cp : opium poudre 5 mg Soit morphine 0,5 mg ; acide benzoïque 5 mg ; anis essence 5 mg ; camphre 2 mg Antidiarrhéique : ralentisseur du transit intestinal

2-D-3-b- Accès aux SAM morphiniques à partir de l’opium

L’isolement et la concentration des SAM à partir de la plante sont très spécifiques à cette catégorie de SAM : aucun solvant ni aucune base n’est utilisé pour obtenir l’opium, ce totum alcaloïdique (drogue) du Pavot. Il s’agit du "suc" produit par les capsules, dans lequel se concentrent fortement les alcaloïdes morphiniques (12 à 25%) par dessiccation (évaporation naturelle de l’eau).

La masse brute ainsi obtenue (opium), est traitée de manière spécifique pour obtenir chaque alcaloïde ou groupe d’alcaloïdes morphiniques à l’état pur ou enrichi. Le procédé utilisé pour résoudre ce mélange complexe en ses différents composants est dû à Grégory et Robertson :

1. L’opium brut émietté est placé à macérer dans l’eau tiède (≤ 38°C). À mesure qu’elle est saturée, l’eau est filtrée et cette opération est renouvelée plusieurs fois. Les alcaloïdes sont naturellement salifiés par les acides organiques (méconique, lactique,…) abondants dans l’opium, et sont donc solubles dans l’eau ➀. Seule, la noscapine (= narcotine), trop peu basique pour être protonnée, dans ces conditions (à insuffisamment polaire), n’est pas extraite par l’eau : très soluble dans l’éther, elle est facilement extraite des "marcs" , après macération dans ce solvant.

Les macérâts ➀ sont réunis et additionnés de CaCO3 (neutralise l’excès d’acides organiques), puis concentrés par évaporation jusqu’à consistance sirupeuse. L’ajoût de CaCl2 en excès au sirop déplace les alcaloïdes des sels qu’ils formaient avec les acides organiques (faibles), et, par réaction avec le chlorure (acide fort), les transforme en chlorhydrates (tous, également solubles). Le chauffage de la solution est poursuivi ½ heure.

Teinture d'opium morphine = 1%Liste des stupéfiants

OPIUMbrut

Extrait d'opiummorphine = 20%Liste des stupéfiants

Poudre d'opiummorphine = 10%Liste des stupéfiants

Sirop d'opium fort = sirop thébaïquemorphine = 0,05% - Liste II

Sirop d'opium faible = sirop diacodemorphine = 0,01% - Liste II

Teinture d'opium benzoïque = élixir parégoriquemorphine = 0,05% - Liste IITeinture d'opium safranée

= laudanum de Sydenhammorphine = 1% - Liste des stupéfiants



Voie d’accès aux SAM morphiniques de l’opium par la méthode des « sels de Grégory »

Lors du refroidissement, les acides organiques, salifiés par le calcium (cation divalent), deviennent insolubles et forment un précipité floconneux. Par filtration !, ils sont séparés de la solution des chlorhydrates d’alcaloïdes de l’opium ". Sa concentration lente précipite les seuls chlorhydrates de morphine et codéine (ce sont les "sels de Grégory", qui donnent leur nom au procédé global). Ils sont séparés par filtration # des 3 autres principaux alcaloïdes de l’opium, qui restent en solution $.

La morphine et la codéine sont obtenues séparément à partir des "sels de Grégory" # : l’addition d’ammoniaque à la solution dans l’eau tiède provoque la précipitation de la seule morphine base, qui est filtrée %. L’acalinisation du filtrat (solution résultante) & par la potasse (base plus forte) fait cristalliser à son tour la codéine base ', séparée des eaux-mères de cristallisation par filtration.

La concentration et l’alcalinisation par l’ammoniaque de la solution $ (« eaux-mères » de précipitation des sels de Grégory), provoque la précipitation conjointe de la thébaïne et de la papavérine (, tandis que la narcéine ) (qui n’a pas un squelette morphinane), reste en solution.

+ NH4OH

papavérine 4 à 8%+

thébaïne 0,5 à 2%narcéine 0,1 à 2%

noscapine 4 à 8%

solution concentrée

+ KOHsolution

morphine base

précipité = "sels de Grégory"chlorhydrates de morphine et codéine

concentration douce

macération dans l'eau tiède

codéine 0,8 à 2,5%

marcs

+ H2O , + NH4OH

sels de Ca++ :lactates, méconates …

solution de chlorhydrates d'alcaloïdes

+ CaCl2

solution de sels d'alcaloïdes(salifiés par ac. organiques)

4 à 21% de l'opium

OPIUM (12 à 25% d'AT)

NHO

HO

H3CO

CH3

H

N CH3

H3CO

CH3O

O

NHO

HO

HO

CH3H

N

CH3O

CH3O

CH3O

CH3O

O

O N CH3HO

O OCH3OCH3

CH3O

O

NMe2

CO2HO

O

O

O

O

OOH

CO2O2C

solution

Ca++

+

1

2 3

54

0

76109

8

filtration

filtration

filtration

éther

filtration

filtration

eaux mères

filtration



Propriétés pharmacologiques de la morphine : Sur SNC : analgésique de palier III, autres effets dépresseurs centraux, toxicomanie. Recommandations de l'AFSSAPS de bonne pratique relatives à l'utilisation hors AMM (autorisation de mise sur le marché) de certains médicaments à visée antalgique, en cas de douleurs rebelles en situation palliative avancée chez l'adulte. Emplois de la morphine (chef de file des "antalgiques morphiniques") Formes utilisées : chlorhydrate (M,HCl), sulfate (comprimés à lib. prolongée) M,H2SO4. Liste des STUPEFIANTS à ordonnance sécurisée nécessaire.

Spécialités ayant, seule ou en association, la SAM ‘morphine sulfate' • destinées à la voie orale : ACTISKENAN gél STUPÉFIANTS ; prescription limitée à 28 jours : morphine sulfate 5 mg, ou 10 mg, ou 20 mg, ou 30 mg MOSCONTIN cp enr LP STUPÉFIANTS ; prescription limitée à 7 jours, ou 28 jours en cas d'administration à l'aide de systèmes actifs pour perfusion : M sulfate 10 mg, ou 30 mg, 60 mg, 100 mg, 200 mg ORAMORPH buv STUPÉFIANTS ; prescription limitée à 28 jours : morphine sulfate 10 mg, ou 30 mg, ou 100 mg SEVREDOL cp pellic séc STUPÉFIANTS ; prescription limitée à 28 jours : morphine sulfate 10 mg, ou 20 mg SKENAN LP gél (µgle LP) STUPÉFIANTS ; prescription limitée à 28 jours : morphine sulfate 10 mg, 30 mg, 60 mg, 100 mg, ou 200 mg.

Douleurs intenses ou rebelles aux antalgiques de niveau plus faible, en particulier douleurs d'origine cancéreuse • pour préparations injectables : la voie intramusculaire n'est pas recommandée car elle est douloureuse et ne présente pas d'avantage cinétique par rapport à la voie sous-cutanée.

MORPHINE (SULFATE) sol inj STUPÉFIANTS : prescription limitée à 7 jours, ou 28 jours en cas d'administration à l'aide de systèmes actifs pour perfusion : morphine sulfate 1 mg/ml (officines, hôpitaux), ou 50 mg/ml (officines, hôpitaux). MORPHINE (SULFATE) LAVOISIER 1 mg/ml S inj 10Amp/1ml MORPHINE (SULFATE) LAVOISIER 50 mg/ml S inj 1 ou 10Amp/10ml Douleurs intenses et/ou rebelles aux antalgiques de niveau plus faible devant être traitées par une administration continue de morphine à l'aide de dispositifs médicaux programmables. Spécialités ayant, seule ou en association, la SAM ‘morphine chlorhydrate' pour préparations injectables : la voie intramusculaire n'est pas recommandée car elle est douloureuse et ne présente pas d'avantage cinétique par rapport à la voie sous-cutanée. Les voies péridurale, intrathécale et intraventriculaire, nécessitent que la morphine utilisée soit sans conservateur et que la solution soit filtrée avant l'injection à travers un filtre de 0,22 µm (pour prévenir une éventuelle contamination particulaire suite à l'ouverture de l'ampoule).

MORPHINE (CHLORHYDRATE) sol inj ; STUPÉFIANTS : prescription limitée à 28 jours : morphine chlorhydrate 0,1 mg/ml (officines, hôpitaux, présentation réservée à l'administration par voie intrathécale), 1 mg/ml (hôpitaux, présentation réservée à l'administration par voie péridurale.), 10 mg/ml (officines, hôpitaux), 20 mg/ml (officines, hôpitaux), ou 40 mg/ml (officines, hôpitaux). MORPHINE (CHLORHYDRATE) AGUETTANT 0,1, 1, 10, 20, 40 mg/ml sol inj MORPHINE (CHLORHYDRATE) COOPER 10 mg/ml sol inj MORPHINE (CHLORHYDRATE) RENAUDIN 1, 10, 20, 40 mg/ml sol inj Douleurs intenses et/ou rebelles aux antalgiques de niveau plus faible.

Emplois de la codéine et dérivés

Spécialités ayant comme SAM, seule ou en association, la ‘codéine' comme antalgique-antipyrétique : ceux à la Liste I à ordonnance nécessaire (le plus souvent prescription non renouvelable) : ALGICALM cp : paracétamol (DCI) 400 mg ; codéine phosphate hémihydraté 25 mg (soit en codéine : 18,4 mg/cp) Traitement symptomatique des douleurs d'intensité modérée à intense ou ne répondant pas à l'utilisation d'antalgiques périphériques utilisés seuls.



ALGISEDAL cp LISTE I : paracétamol 400 mg ; codéine phosphate hémihydrate 25 mg Douleurs modérées ou intenses ou ne répondant pas à l'utilisation d'antalgiques périphériques. ANTARENE CODEINE cp pellic LISTE I : ibuprofène (DCI) 200 mg ou 400 mg ; codéine phosphate hémihydraté 30 ou 60 mg Traitement des épisodes douloureux de courte durée de l'adulte, d'intensité moyenne à sévère ou ne répondant pas à un antalgique non opioïde seul. CLARADOL CODEINE cp séc : paracétamol 500 mg ; codéine phosphate hémihydrate 20 mg Traitement des douleurs modérées à intenses qui ne sont pas soulagées par l'aspirine, le paracétamol ou l'ibuprofène utilisés seuls. CODENFAN sirop LISTE I : Codéine phosphate hémihydraté exprimée en codéine 1 mg/ml. Douleurs d'intensité modérée à intense ne répondant pas à l'utilisation d'antalgiques périphériques utilisés seuls, chez l'enfant à partir de 1 an. CODOLIPRANE cp séc ad et enf 400 mg/20 mg cp : paracétamol 400 mg ; codéine phosphate hémihydrate 20 mg COMPRALGYL cp séc : paracétamol 400 mg ; codéine phosphate hémihydrate 20 mg DAFALGAN CODEINE cp efferv séc et pellic : paracétamol (DCI) 500 mg ; codéine phosphate hémihydraté 30 mg Traitement symptomatique des douleurs d'intensité modérée à intense ne répondant pas à l'utilisation d'antalgiques périphériques utilisés seuls. DICODIN 60 mg cp LP LISTE I : dihydrocodéine (DCI) tartrate 60 mg Traitement symptomatique des affections douloureuses d'intensité moyenne GAOSEDAL CODEINE cp : paracétamol 500 mg ; codéine phosphate 20 mg, soit codéine 14,73 mg KLIPAL CODEINE cp LISTE I : paracétamol (DCI) 300 ou 600 mg ; codéine phosphate hémihydraté 25 ou 50 mg LINDILANE cp : paracétamol (DCI) 400 mg ; codéine phosphate hémihydraté 25 mg MIGRALGINE gél : paracétamol 400 mg ; caféine 62,5 mg ; codéine phosphate hémihydrate 20 mg Traitement symptomatique des douleurs d'intensité modérée à intense ne répondant pas à l'utilisation d'antalgiques périphériques utilisés seuls NOVACETOL cp : acide acétylsalicylique 300 mg ; paracétamol (DCI) 250 mg ;codéine chlorhydrate 10 mg (soit en codéine base anhydre : 8,05 mg/cp) Traitement symptomatique des affections douloureuses, des affections fébriles. PARACETAMOL CODEINE cp efferv séc : paracétamol 400 ou 500 mg ; codéine phosphate 20 ou 30 mg PRONTALGINE cp : paracétamol (DCI) 400 mg ; caféine anhydre 50 mg ; codéine phosphate hémihydraté 20 mg SEDASPIR cp : acide acétylsalicylique 500 mg ; caféine monohydratée 50 mg (soit en caféine anhydre : 45,80 mg/cp) ; codéine phosphate hémihydraté 20 mg Traitement symptomatique des douleurs d'intensité modérée à intense et/ou ne répondant pas à l'utilisation d'antalgiques périphériques utilisés seuls. Spécialités ayant comme SAM, seule ou en association, la ‘codéine' comme antitussive : ceux à la Liste I à ordonnance nécessaire (le plus souvent prescription non renouvelable) CODEDRILL SANS SUCRE 0,1 % sol buv : codéine base sous forme de phosphate hémihydraté : 19,2 mg/c à s) Traitement symptomatique des toux non productives gênantes. DINACODE AVEC CODEINE sirop ad : codéine 19 mg ; sodium benzoate 285 mg ; serpolet teinture 567 mg Traitement symptomatique des toux non productives gênantes.Remarque : l'association d'un antitussif et d'un expectorant n'est pas justifiée. EUCALYPTINE LE BRUN sirop : cinéole 0,2135 mg/ml ; codéine 1,22 mg/ml EUPHON sirop : codéine 15 mg ; érysimum officinale, extrait sec aqueux 45 mg Traitement symptomatique des toux non productives gênantes.



NEO-CODION cp enr, sirop ad et enf : codéine camphosulfonate 25 mg, soit en codéine : 14,93 mg/cp ; sulfogaïacol (DCI) 100 mg/cp ; grindélia, extrait hydroalcoolique mou 20 mg/cp Traitement symptomatique des toux non productives gênantes. Remarque : l'association d'un antitussif et d'un expectorant n'est pas justifiée. PADERYL 0,1 % sirop et cp enr : codéine phosphate hémihydraté 21,9 mg (soit en codéine : 16,12 mg/c à s), 19,5 mg (soit en codéine : 15,22 mg/cp), POLERY sirop ad et sans sucre ad : codéine 11,8 mg ; érysimum (Sisymbrium officinale [L] Scop.), extrait fluide hydroalcoolique (22 % v/v) 442,8 mg PULMOBAILLY sol buv : codéine 12 mg/c à s ; gaïacol 225 mg/c à s PULMOSERUM sol buv : codéine 12 mg/c à s ; gaïacol 75 mg/c à s Traitement symptomatique des toux non productives gênantes. RHINATUX gél : codéine phosphate hémihydrate 14,36 mg soit codéine anhydre 10,58 mg ; dexchlorphéniramine maléate 1 mg Traitement symptomatique des toux non productives gênantes en particulier à prédominance nocturne. THIOPECTOL sirop ad : codéine 15 mg ; terpine élixir 6,187 g Utilisé dans le traitement symptomatique des toux non productives gênantes.Remarque : l'association d'un antitussif et d'un expectorant n'est pas justifiée. TUSSIPAX cp pellic : codéine 10 mg ; éthylmorphine ou codéthyline, chlorhydrate 10 mg TUSSIPAX sol buv (LISTE I) : codéine 0,1 mg/gtte ; éthylmorphine ou codéthyline, chlorhydrate 0,1 mg/gtte TUSSIPAX sirop adulte enfant : codéine 9 mg/c à s ; éthylmorphine ou codéthyline, chlorhydrate 9 mg/c à s (soit en éthylmorphine : 7,74 mg/c à s) ; espèces pectorales, extrait fluide hydroalcoolique 0,54 g/c à s Traitement symptomatique des toux non productives gênantes. Emplois de la noscapine Spécialités ayant comme principe actif, seul ou en association : 'noscapine' (ou ses dérivés) TUSSISEDAL sirop : Noscapine (DCI) résinate exprimée en noscapine 15 mg ; Prométhazine (DCI) résinate exprimée en prométhazine 7,5 mg (/c. à s.) Traitement symptomatique des toux non productives gênantes, en particulier à prédominance nocturne.

Emplois de la papavérine Spécialités ayant comme principe actif, seul ou en association : 'papavérine' (ou ses dérivés) ACTICARBINE cp enr : Papavérine chlorhydrate 14 mg ; Charbon activé 70 mg Traitement symptomatique des manifestations fonctionnelles intestinales, notamment avec météorisme. PAPAVERINE sol inj : papavérine chlorhydrate 40 mg Les indications thérapeutiques sont limitées à celles d'un spasmolytique musculotrope

2-D-3-c- Accès aux SAM morphiniques par transformation de la morphine à hémisynthèse

La N-déméthylation de la morphine par la réaction, dite de "von Braun" (BrCN), rend possible la préparation industrielle de son dérivé amine secondaire "NOR"-morphine (pour Niträgen Ohne Radikal), à partir de laquelle sont préparés de nombreuses SAM hémisynthétiques, qui possèdent donc toutes le squelette morphinane :

NO

HO

HO

CH3

CN Br

NO

HO

HO

H

morphine Nor-morphine

von Braun



SAM hémisynthétiques issues de la morphine

2-D-3-d- Accès à une SAM morphinique par transformation de la codéine

La codéine permet par simple hydrogénation catalytique (Pd/C), de préparer la SAM antalgique du Dicodin® :

SAM hémisynthétique issue de la codéine

Spécialités ayant comme SAM, seule ou en association, la 'dihydrocodéine' DICODIN 60 mg cp LP LISTE I : Dihydrocodéine (DCI) tartrate 60 mg Traitement symptomatique des affections douloureuses d'intensité moyenne

N CH3

HO

HO

O H

morphine

BrCN

NC

HO

HO

O H CN

HHH

Br N

HO

HO

O H CN

N

HO

HO

O HC N

cyanamideN H

HO

HO

O H

NOR-morphine

CO2

NH3

R = CH2CH3 : codéthyline

R = : pholcodine

R = : naltrexone

R = : naloxoneON

NO

HO

RO

CH3

NO

HO

HO

O

NO

HO

HO

HO

NO

HO

ROH

nalorphine nalbuphine

NO

HO

HO

CH3

MORPHINE

NO

HO

HO

H

Nor-morphine

Von Braun(BrCN)

NO

HO

H3CO

CH3

codéine

NO

HO

H3CO

CH3

dihydrocodéine

H2, Pd/C



2-D-3-d- Accès à une SAM morphinique par transformation de la thébaïne

La thébaïne est tansformée par une suite de réactions complexes, dont une réaction de Diels et Alder (avec la méthylvinylcétone), de préparer la SAM buprénorphine :

1. Antalgique majeur (Temgesic®) 2. Traitement substitutif des pharmacodépendances majeures aux opiacés (Subutex®)

SAM hémisynthétique issue de la thébaïne

Spécialités ayant comme SAM, seule ou en association, la 'buprénorphine' BUPRENORPHINE cp subling, Liste I : buprénorphine 0,4 mg, 1 mg, 2 mg, 4 mg, 6 mg ou 8 mg SUBUTEX cp subling, Liste I : buprénorphine 0,4mg, 2mg, 8mg Traitement substitutif des pharmacodépendances majeures aux opiacés, dans le cadre d'une thérapeutique globale de prise en charge médicale, sociale et psychologique TEMGESIC cp subling, Liste I : buprénorphine 0,2mg Douleurs intenses, en particulier : douleurs postopératoires ou néoplasiques. TEMGESIC sol inj, Liste I : buprénorphine 0,3 mg/ml La buprénorphine est un antalgique majeur. Son usage doit être réservé aux situations nécessitant une sédation rapide et efficace d'une douleur intense.

NO

H3CO

HO

HObuprénorphine

N CH3

H3CO

CH3O

O

thébaineO

Diels-Alder (CH3)3C-MgX BrCN2) LiAlH4

O1) Grignard

MVK von Braun

Cl

KOH,DEGlycol

210-220°C

1)

2) H2, Pd/C

université de montpellier laboratoire de pharmacognosie...*localisation du laboratoire de...

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