Note ABES Développement de méthodes d’extraction et d’analyse de molécules terpéniques à activité anti-inflammatoire Development of methods for the extraction and for the analysis of terpenes anti-inflammatory activity Terpènes Extraction Anti-inflammatoire Plantes thérapeutiques Terpenes Extraction Anti-inflammatory Therapeutic plants 543 615.19 Terpènes Analyse Chimie analytique Extraction (chimie) Anti-inflammatoires Relations structure-activité Aujourd’hui, environ un français sur trois souffre de douleurs chroniques. Dans la plupart des cas les médicaments préconisés dans le cadre du traitement de ces maladies sont des anti-inflammatoires ou des antidouleurs dont les effets secondaires sont non négligeables. Le but de cette thèse était d’explorer les propriétés anti-inflammatoires d’extraits de plantes thérapeutiques afin de les proposer comme traitement alternatif pour les douleurs chroniques inflammatoires. Parmi les métabolites secondaires présents dans les plantes, nous avons choisi d’étudier les propriétés biologiques des terpènes et plus particulièrement des terpènes volatils (monoterpènes et sesquiterpènes volatils). Ces derniers ont été obtenus à partir de deux plantes peu étudiées : le Calamintha nepeta (L.) savi et l’Asarum europaeum (L.). Différentes techniques ont été optimisées pour l’extraction des terpènes volatils à partir de matière végétale à savoir l’hydrodistillation, l’extraction par liquide pressurisé (PLE), l’extraction dans l’espace de tête (HS), la microextraction sur phase solide dans l’espace de tête (HS-SPME), l’extraction par sorption dans l’espace de tête (HSSE) et enfin la microextraction liquide sur une goutte dans l’espace de tête couplée aux solvants eutectiques profonds (DES HS SDME). Chaque extrait a été analysé par GC-MS et une analyse qualitative et quantitative ont été conduites sur les données obtenues. La méthode DES HS-SDME a montré la meilleure efficacité pour l’extraction de terpènes volatils de différentes polarités, températures d’ébullition et masses moléculaire. Dans cette thèse, les DESs ont été utilisés pour l’une des premières fois pour l’extraction des composés volatils. Ces solvants émergents se présentent bel et bien comme une alternative prometteuse aux solvants organiques toxiques utilisés couramment en chimique analytique. L’activité anti-inflammatoire de chaque extrait a été évaluée par des tests in vitro. Pour cela, la capacité des molécules à inhiber la sécrétion de TNF-α, principal messager de l’inflammation, a été mesurée par cytométrie en flux. Seuls les extraits obtenus par PLE des deux plantes étudiées ont montré une activité anti inflammatoire. Ces extraits, dont la composition est faible en composés volatils, contiennent d’autres molécules bioactives non volatiles pouvant être responsable de l’activité biologique observée. Même si aucun extrait riche en terpènes volatils n’a permis une inhibition significative de la sécrétion de TNF-α, des résultats préliminaires ont montrés que les composés principaux des plantes étudiées avaient une activité anti-inflammatoire. Le pulégone, composé volatil majoritaire des extraits de Calamintha nepeta (L.) savi et dont la structure chimique est proche du menthol, possède une activité anti-inflammatoire similaire de celui-ci (EC50(pulégone) = 1,5 mM et EC50(menthol) = 1,2 mM). De plus, un avantage majeur du pulégone a été dégagé au cours de ce projet : sa faible toxicité par rapport à celle du menthol. En effet, l’EC50 de toxicité du pulégone est de 6,8 mM tandis que celle du menthol est de 3,6 mM. Le pulégone se présente alors comme une potentielle alternative au menthol dans différentes préparations pharmaceutiques permettant ainsi d’augmenter la dose de principe actif tout en diminuant les effets secondaires dû à la toxicité de celui-ci. L’ensemble de ces résultats montre l’intérêt de s’intéresser aux molécules bioactives des plantes pour le traitement des douleurs chroniques inflammatoires mais aussi pour le traitement de toute autre maladie. Today, approximatively one third of the French population suffers from chronic pain. In most cases, the drugs recommended for the treatment of these diseases are anti-inflammatory or painkillers with significant side effects. The aim of this thesis was to explore the anti-inflammatory properties of therapeutic plant extracts in order to recommend them as an alternative treatment for chronic inflammatory pain. Volatile terpenes were obtained from two plants not well caracterized: Calamintha nepeta (L.) savi and Asarum europaeum (L.). Different techniques have been optimized for the extraction of volatile terpenes from plant material, namely hydrodistillation, pressurized liquid extraction (PLE), headspace extraction (HS), headspace solid phase microextraction (HS-SDME), headspace sorptive extraction (HSSE) and finally single drop microextraction coupled to deep eutectic solvents (DES-HS-SDME). Each extract was analyzed by GC-MS and a qualitative and quantitative analysis were conducted on the obtained data. The DES HS SDME method showed the best efficiency for the extraction of volatile terpenes of different polarities, boiling temperatures and molecular weights. In this thesis, DESs were used for one of the first time for the extraction of volatile compounds. These emerging solvents are a promising alternative to the toxic organic solvents commonly used in analytical chemistry. The anti-inflammatory activity of each extract was evaluated by in vitro tests. To this end, the ability of the molecules to inhibit the secretion of TNF-α, the main messenger of inflammation, was measured by flow cytometry. Only the extracts obtained by PLE from the two plants studied showed anti-inflammatory activity. Those extracts, which contain a low concentration of volatile compounds, contain other non-volatile bioactive molecules which may be responsible for the measured biological activity. Although no extract concentrated in volatile terpenes has significantly inhibited the secretion of TNF-α, preliminary results have shown that the main compounds of the studied plants have anti-inflammatory activity. Pulegone, the main volatile compound of Calamintha nepeta (L.) savi extracts and whose chemical structure is close to menthol, has a similar anti-inflammatory activity to menthol (EC50(pulegone) = 1.5 mM et EC50(menthol) = 1.2 mM). A major advantage of pulegone was identified in this project: its low toxicity compared to menthol. Indeed, the toxicity EC50 of pulegone is 6.8 mM while the one of menthol is 3.6 mM. Pulegone can thus be introduced as a potential alternative to menthol in various pharmaceutical preparations allowing to increase the dose of active ingredient while reducing the side effects linked to its toxicity. All these results show why it is important to focus on bioactive molecules in plants for the treatment of chronic inflammatory pain and why not for the treatment of any other disease. Electronic Thesis or Dissertation Text fr en PDF 12430818 Université de Strasbourg Strasbourg 2020-12-31 https://theses.hal.science/tel-02988305 application/pdf 6242149 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2019/Triaux_Zelie_2019_ED222.pdf http://www.theses.fr/2019STRAF032/abes https://theses.hal.science/tel-02988305 https://theses.hal.science/tel-02988305 https://theses.hal.science/tel-02988305 https://theses.hal.science/tel-02988305 Triaux Zélie 1993-06-11 FR 250159767 https://theses.fr/2019STRAF032 2019STRAF032 https://doi.org/10.70675/608b6e98z5d41z4297za08cz8a7ef57950c3 2019-09-27 Chimie analytique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Marchioni Eric MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 076946371 Destandau Emilie MADS_PRESIDENT_DU_JURY 078884489 Marchioni Eric MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 076946371 Destandau Emilie MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 078884489 Fernandez Xavier MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 050686771 Marcic Christophe MADS_MEMBRE_DU_JURY_4 098461184 Petitjean Hugues MADS_MEMBRE_DU_JURY_5 155698214 Destandau Emilie MADS_RAPPORTEUR_1 078884489 Fernandez Xavier MADS_RAPPORTEUR_2 050686771 École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156504081 Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg ; 2006-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 157760502 93777 ddc:540 ddc:610 Marchioni Eric Destandau Emilie Marchioni Eric Destandau Emilie Fernandez Xavier Marcic Christophe Petitjean Hugues Destandau Emilie Fernandez Xavier École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....) Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg) PDF 12430818