3.1. Flavonoïdes
3.1.1 Définition
Le terme flavonoïde dérivé du mot grec «flavus» qui veut dire jaune [74]. Il rassemble une très large gamme de composés naturels appartenant à la famille des polyphénols [75]. Les flavonoïdes sont des composés constitués d’un squelette à 15 atomes de carbone qui, à son niveau le plus simple, consiste en deux cycles phényles, les cycles A et B, connectés par un pont à trois carbones (structure en C 6-C3-C6). Ce dernier situé entre les cycles A et B est communément cyclisé pour former le cycle C. Les atomes de carbone dans les cycles C et A sont numérotés de 2 à 8, et le cycle B de 2' à 6' (Figure I.2) [76].
O A B C 1' 2' 3' 4' 5' 6' 8 6 5 7 9 10 2 3 4
Figure I.2: Squelette de base des flavonoïdes
3.1.2. Classification
Les flavonoïdes peuvent être classés en plusieurs groupes selon le degré d’oxydation du cycle pyranique central (la chaîne en C3) [75]. Les flavonoïdes comprennent les flavones,
18
flavonols, flavanones, flavanonols, flavanes, flavan-3-ols, flavylium, chalcones, aurones, isoflavones, isoflavonols, isoflavanes, ptérocarpanes, coumaronochromones, roténoïdes, 3-arylcoumarines, coumestanes ……etc (Figure I.3) [77].
O Flavane O OH R R=H : Flavan 3_ _ ol
R=OH : Flavan _ 3,4 _di-ol O O OH O O O Flavanone Dhydroflavonol O O OH Flavonol Flavone O O O O Isoflavone
Neoflavone (4_phenyl _coumarine)
OH O O OH O O O
Chalcone Aurone Anthocyanidol
19 O O O O O Coumestane Pterocarpane
Figure I.3: Structures des différents squelettes des flavonoïdes
Les flavonoïdes sont le plus souvent constitués d’unités osidiques se fixant sur le squelette de base ou l’aglycone quand celui-ci est notamment porteur de groupements hydroxyles. La partie osidique peut être mono, di ou trisaccharidique. Les monosaccharides sont généralement le glucose, le galactose, le L-rhamnose, l’acide glucuronique, l’acide D-galacturonique, le L-arabinose, le D-xylose. En règle générale, ce sont surtout l’hydroxyle en 7 des flavones et l’hydroxyle en 3 des flavonols qui sont les sites de glycosilation [78].
3.1.3. Propriétés biologiques des flavonoïdes:
Les propriétés thérapeutiques des flavonoïdes sont largement prises en compte dans le domaine médical où on leur reconnaît diverses activités très intéressantes: anti-inflammatoire, antivirale, antibactérienne, anti-allergique et antitumorale [79].
L’interaction des flavonoïdes avec de nombreux radicaux a été exploitée dans plusieurs études afin de déterminer les éléments majeurs de l’activité antioxydante. A cause de leur faible potentiel redox [80], les flavonoïdes sont thermodynamiquement capables de réduire les radicaux libres oxydants comme le superoxyde, le peroxyle, l’alkoxyle et l’hydroxyle par transfert d’hydrogène.
L’activité anti-radicalaire des flavonoïdes [81-84] est conditionnée par:
- Pour le cycle C: la présence d’une double liaison en 2,3 avec un groupement oxo en 4 et une hydroxylation en 3
- Pour le cycle A: une dihydroxylation en 5 et 7 - Pour le cycle B: une ortho-dihydroxylation.
Le potentiel antioxydant des flavonoïdes peut aussi s’expliquer par la capacité de chélation des ions métalliques par les flavonoïdes [81, 85]. Cette capacité est très largement dépendante du nombre d’hydroxyles dans la molécule [81]. Les 3 sites de chélation principaux [83] se situent:
20
- Entre l’hydroxyle en position 3 et le carbonyle en 4
- Entre les deux hydroxyles en positions 3' et 4' sur le cycle B
De nombreux flavonoïdes dont le plus grand nombre appartient aux flavanones et flavanes, possèdent des activités antifongiques [86]. Une flavanone prénylée (5,7,4'-trihydroxy-8-méthyl-6-(3-méthyl-[2-butényl])-(2S)-flavanone) et une flavane (7-hydroxy-3',4'-(methylènedioxy)-flavane) se sont avérées très actives contre Candida albicans, alors que plusieurs flavones polyméthoxylées se sont contre Aspergillus flavus [87].
Le groupe des ptérocarpanes regroupe de nombreux antifongiques. Il semblerait que cette activité est liée à la configuration particulière de ces molécules (structure plane). De plus, la présence de substituants oxygénés en positions 3 et 9 apparait comme essentielle pour l’activité [88]. Quelle que soit la classe de flavonoïdes considérée, il apparait que le caractère lipophile des composés augmente l’activité, permettant aux molécules de pénétrer plus facilement à travers la membrane fongique [86, 88]. En outre, la présence d’une chaine isoprénique apparait comme importante pour l’activité mais pas essentielle [88].
3.2. Saponosides
3.2.1. Les saponines
Les saponines constituent un vaste groupe d’hétérosides très fréquents chez les végétaux. Ils sont caractérisés par leurs propriétés tensioactives car ils se dissolvent dans l’eau en formant des solutions moussantes [78]. Ils sont principalement produits par les plantes mais aussi par les organismes marins [89, 91].
Structuralement, les saponines peuvent être classés en deux groupes selon la nature de la génine Figure I.4, les saponines à génines triterpéniques, de loin les plus nombreux existant chez les angiospermes dicotylédones et chez certains animaux marins et celles à génines stéroïdiques, presque exclusivement présentes chez les angiospermes monocotylédones [78]
Figure I.4. : Composition des saponines
Stéroïde Aglycone Sucre Hexoses Pentoses Triterpénoïde Saponine
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3.2.2. Les génines triterpéniques
Les triterpènes, 4000 composés construits sur plus de 40 squelettes différents sont des composés en C30 issus de la cyclisation du 3S-2,3-époxy-2,3-dihydrosqualène ou, plus rarement du squalène lui-même. Presque toujours hydroxylés en 3, les triterpènes présentent une très forte unité structurale, les différences majeures étant d’ordre configurationnel et liées à la conformation adoptée par l’époxy-squalène (ou le squalène) avant la cyclisation. Le cation issu de cette cyclisation peut ensuite subir une série de déplacements 1, 2 de protons et de méthyles rationnalisant l’existence des différents squelettes tétra- et pentacycliques qui caractérisent ce groupe [78]. Les sapogénines triterpéniques de loin les plus nombreuses sont donc des molécules pentacycliques, les oléananes et les ursanes étant les deux squelettes les plus communs, la Figure I.5 présente quelques structures des saponosides triterpéniques
1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 Dammarane 22 23 24 26 20 21 25 29 28 30 18 4 27 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 Cucurbitane 22 23 24 26 20 21 25 29 28 30 18 4 27 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 Lanostane 22 23 24 26 20 21 25 29 28 30 18 4 27 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 27 30 29 26 28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 23 24 25 27 30 29 26 21 22 28 Oléanane Ursane 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 27 26 28 Lupane 29 30
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Figure I.5 : Les différentes structures des saponosides triterpéniques
Les principes directeurs qui conduisent à l’élaboration des principaux squelettes triterpéniques sont rassemblés dans la Figure I.6.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 23 24 25 27 30 29 26 21 22 28 Friedelane 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 27 26 28 Hopane 29 30
23
Figure I.6 : Biosynthèse des squelettes de base des triterpènes [78]
3.2.3. Saponosides stéroïdiques
Les angiospermes monocotylédones Liliaceae (Asperge, petit houx), Dioscoraceae (Discoreae) et Agavaceae sont assez fournies en saponosides stéroïdiques [91, 92]. La génine de ces derniers (on dénombre plus d’une centaine) est constituée d’un squelette à 27 atomes de carbone [93]. Deux principaux types de squelette existent [91]: pentacyclique (furostane) et hexacyclique (spirostane) Figure I.7.
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Figure I.7 : Principaux types de squelette de saponosides stéroïdiques
Pour ces deux squelettes et en l’absence d’une double liaison en 5(6), la fusion des cycles A et B peut être cis ou trans. Ces composés possèdent invariablement un hydroxyle en positions 3 (α ou β). D’autres fonctions hydroxyles peuvent être présentes en positions 1, 2, 6, C-14 et C-17 [91].
3.2.4. Les hétérosides
Les oses constitutifs des saponines les courants sont: D-glucose, D-galactose, Larabinose, L-rhamnose, D-xylose, D-fucose et acide D-glucuronique chez les saponines triterpéniques. Les chaînes oligosiques, linéaires ou ramifiées, comportent jusqu’à une dizaine d’oses qui constituent la partie sucrée de l’hétéroside. Elles peuvent être liées à la génine par une liaison de type O-hétéroside ou par une liaison de type ester. La formation de la liaison osidique implique classiquement la fonction réductrice de l’oligoside et l’hydroxyle secondaire qui est normalement présent en position 3, aussi bien chez les stéroïdes que chez les triterpénoïdes: on parle alors de monodesmoside. Assez fréquemment, la molécule comporte une seconde chaîne osidique liée à la génine par une liaison ester avec le carboxyle en 28 des génines triterpéniques: on parle alors de bidesmosides. Dans le cas des saponines à
H H O O H A H F E D C B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Spirostane H H H A H E D C B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Furostane 23 24 25 26 OH OH
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génine stéroïdique la deuxième chaîne osidique, quand elle existe, est liée à la fonction alcool primaire des furostanols.
3.2.5. Les activités biologiques des saponines.
Les saponines sont des glycosides naturels de triterpènes ou de stéroïdes qui présentent des activités biologiques et pharmacologiques variées, principalement dans les domaines de l’immunologie, la cancérologie et la microbiologie [94-98]. Les saponines sont connues pour leurs activités anti-tumorales [99-101] anti-inflammatoires [102], immunostimulants et immunoadjuvants [103], molluscicides [104-106], anti-microbiennes [107], pour n'en citer que quelques-unes.
Ces activités biologiques s’expliquent par leurs caractéristiques physicochimiques, et notamment par leurs structures. En effet, les travaux de [108] indiquent que l'hémolyse et la cytotoxicité des saponines stéroïdes sont dépendantes de leurs structures, en particulier de la nature, du nombre et la séquence des sucres dans les saponines. Il est important de noter que le mécanisme d’action des saponines dans les activités biologiques empruntent différentes voix [108-109]. Une étude réalisée par [110] confirme cette relation structure-activité, ils décrivent qu’il y a une amélioration de la synergie entre la cytotoxicité des RIP-I (Ribosome-Inactivating Proteins type I) et la structure des saponines. L'activité cytotoxique naturellement faible de RIP-I peut être augmentée jusqu'à 100 000 fois, si elles sont appliquées en combinaison avec des saponines structuralement appropriées.
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