Iridoïdes naturels, source de chiralité-2009 - Chiral pool from natural iridoïds (2009) – IRNA-CHIR-2009
DE LA BIODIVERSITE A LA DIVERSITE MOLECULAIRE
DE LA BIODIVERSITE A LA DIVERSITE MOLECULAIRE
Iridoïdes : nouvelles matières premières naturelles pour l'industrie de la santé
Depuis des millions d'années, la nature a su inventer des moyens sophistiqués pour assurer la pérennité des espèces qui la composent. Les plantes ont par exemple mis en place des stratégies de défense ou de communication chimique extrêmement élaborées. Ainsi, elles savent produire des petites molécules ou métabolites secondaires aux structures parfois très complexes, pour répondre aux exigences environnementales de leur survie ou pour communiquer entre elles ou avec d'autres organismes.<br />Dans ce contexte, depuis 2009 a été conçu et développé un projet de recherche s'attachant à découvrir de nouvelles molécules à partir d'espèces végétales sauvages et cultivées afin de les valoriser comme matières premières renouvelables et d'exploiter leurs propriétés biologiques pour la conception de nouveaux produits de santé. <br />Parmi ces molécules, les iridoïdes, petits terpènes répandus (1700 connus à ce jour), et pouvant être abondants dans le règne végétal sont particulièrement intéressants parce qu'ils répondent aux critères recherchés : squelette carboné hautement fonctionnalisé, propriétés biologiques variées et toxicité généralement faible. <br />
Les espèces végétales ont été sélectionnées parmi une collection de plantes ornementales, et sauvages représentatives de la biodiversité tropicale selon des critères chimio-taxonomiques.
Le criblage chimique d'un millier d'extraits de végétaux sauvages, s'appuyant sur des méthodes chromatographiques, spectrométriques et spectroscopiques, a conduit à l'identification d'une vingtaine d'espèces produisant des iridoïdes pouvant servir de matières - premières. Parallèlement, à partir de l'aucuba, de l'olivier et du chèvrefeuille, la production d'iridoïdes abondants a été optimisée par la mise en place de protocoles respectant les principes d'éco-extraction. Ces composés de structure complexe et de haute valeur ajoutée ont permis, en développant une chimie adaptée, la création d'une grande diversité moléculaire et la synthèse de dérivés bioactifs en répondant aux principes de chimie verte.
Le criblage biologique des extraits a révélé l'activité antibactérienne de 23 plantes dont 5 possèdent un spectre intéressant. Des investigations phytochimiques bio-guidées ont été menées sur 4 d'entre elles.
Mise au point d'un protocole rapide et efficace d'identification des iridoïdes au sein d'extraits végétaux.
Obtention d'une collection d'iridoides à partir de plantes sauvages et cultivées utilisables comme matière première pour le chimiste.
Mise en place de procédés d'éco-extraction et de méthodes de purification sans support solide et sans solvant chloré de composés naturels et de synthèse.
Elaboration de méthodes de synthèse et élucidation des mécanismes réactionnels.
Formation de petites collections de synthons et dérivés d’iridoïdes d’intérêts.
Identification de 4 composés présentant une activité antibactérienne significative sur des souches pathogènes multi-résistantes.
En conclusion, IRNACHIR a révélé que de nombreux végétaux sont des sources d’iridoïdes exploitables par des techniques d’éco-extraction et que les matières premières ainsi obtenues sont parfaitement adaptées à être transformées par chimie verte. Au-delà de ce programme, les équipes poursuivront leurs travaux dans l’objectif de démontrer que ces composés sont aussi précieux pour les différents secteurs de la chimie fine.
Pour des raisons de confidentialité, l’ensemble des résultats scientifiques d’IRNACHIR 2009 n’est pas totalement publié. A ce jour, seule une partie des travaux a fait l’objet de quatre publications dans des journaux internationaux et a été présentée dans différents congrès internationaux sous forme de conférence, de communication orale ou par affiche notamment aux Etats-Unis (New-York, ICNPR 2012), au Brésil (ILheus, Bahia, International Symposium of Pharmacognosy, 2012) ou en France (Marseille, ESOC 2013).
Les iridoïdes, sous forme d’hétérosides, sont une famille de molécules issues des bioressources, parfois douées d’activités biologiques modérées, et présentant généralement une toxicité très faible. Lorsqu’ils sont présents en forte teneur, ils peuvent constituer d’excellentes matières premières chirales, extractibles par l’eau ou par des solvants hydroalcooliques, destinées à la création, la conception, la recherche et la production d’une très grande diversité de composés chiraux originaux de structures et fonctionnalités variées. Deux équipes spécialisées en Chimie des Substances Naturelles aidées de deux équipes assurant l'évaluation biologique s'associent au sein du projet IRNA-CHIR 2009 afin de démontrer l'intérêt des iridoïdes en tant que matières premières chirales provenant de végétaux d'origine renouvelable. Les équipes PUP-5 (Laboratoire de Pharmacognosie UMR 8638) et PSN-P (Pôle Substances Naturelles Plantes, ICSN, CNRS UPR 2301), spécialisées en produits naturels, apporteront en totale complémentarité un choix de végétaux producteurs qui fourniront des iridoïdes destinés à la création de synthons chiraux. L'équipe PSN-P, responsable de l'extractothèque de l'ICSN, unique sur le plan national, propose de rechercher des iridoïdes abondants sur un millier d'extraits en mettant à disposition son organisation des prospections et des récoltes dans des pays partenaires riches en biodiversité en vue d'approvisionner PUP-5 en un choix de matières premières végétales variées. L'équipe PUP-5 développera dans un premier temps une chimie adaptée à la complexité de ces squelettes terpéniques à partir de trois iridoïdes (l'aucuboside, le sécologanoside et l'oleuropéoside) isolés d'arbustes horticoles (Aucuba Japonica Thunb., Lonicera tatarica, Olea europea) et réalisera la synthèse de synthons et/ou châssis moléculaires, susceptibles d’être impliqués dans de très nombreuses applications, comme l’élaboration de molécules biologiquement actives. MiBuP-5 (Ecosystème intestinal, probiotiques, antibiotiques, EA 4065) et une équipe collaboratrice s'engagent à évaluer l'activité biologique des molécules proposées dans le cadre de ce projet. En fonction des matières premières "iridoïdes" que PSN-P aura isolées et des résultats des évaluations biologiques, PUP-5 choisira la matière première la plus adaptée afin de minimiser le nombre d'étapes de synthèse des composés formés. Elle formera de nouveaux synthons et valorisera les iridoïdes proposés par PSN-P qui seront de même évalués biologiquement. PSN-P profitera d'une extraction à grande échelle des iridoïdes pour procéder à une exploitation optimale par le biais d'une étude phytochimique complète des végétaux sélectionnés visant à rechercher d'autres métabolites valorisables pour leurs activités biologiques.
Coordination du projet
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenariat
Aide de l'ANR 716 652 euros
Début et durée du projet scientifique :
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