Plantes et venins animaux au service de la médecine. Quelles innovations techniques ? par Michel...

Loïc Quinton, ULg - Sciences / Chimie Michel Frederich, ULg - Médecine / Pharmacie, Pharmacognosie

Mardi 17 novembre

Plantes et venins animaux au service de la médecine. Quelles innovations techniques ?

Liege Creative, en partenariat avec :

Plantesetveninsanimauxauservicedelamédecine.Quellesinnovationstechniques?

MichelFrédérich,ProfesseuràlaFacultédeMédecine

LiègeCréative,novembre2015

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.2/29

Contenudelaprésentation

1. Présentation dulaboratoiredePharmacognosie2. Médicamentsetsourcesnaturelles:historique3. Lesplantescommesourcedemédicaments:

situationactuelle4. Lefractionnementbioguidé5. Exemples demédicamentsd’originevégétale6. Lestechniquesmétabolomiques7. Exemples d’applicationsmétabolomiques8. Conclusions

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.3/29

1.LaboratoiredePharmacognosie

• MembreduCIRM del’Ulg• Domainesd’activité:

Fractionnementbioguidé desubstancesbioactives

Métabolomiquevégétale

Contrôledequalitédesplantes

médicinales

4

Quelestlepointcommunentrecesimages?

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.5/29

1er texteconnusurlamédecineparlesplantes:recueilde15prescriptionsgravéessurunetabletted’argileencaractèrescunéiformes.Onytrouvelamyrrhe,lechanvre,lethym,lesaule…mélangésàduvinouàdelabière.

2.Plantesetmédicaments:historique

Tablettesumérienne,Nippur,Mésopotamie(Irak)(2200avantJ-C)PennsylvaniaMuseum

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.6/29

Dioscoridesestunmédecingrec(60ap.J.-C.)quiprésentelesusagesmédicinauxde600plantes,90minérauxet80animaux,danssonouvrage,DeMateriaMedica,quifutl'oeuvreprincipalesurlesplantesmédicinalesdurantl'Antiquité,référencependant1500ans.

ß Copiedel’an512aprèsJ.C.(Byzance)–« DioscoridesdeVienne »

Dioscorides

2.Plantesetmédicaments:historique

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.7/29

2.Veninsetmédicaments:historique

• Lessangsues sontutilisées enmédecinedepuis lespharaons etleurusages’estpoursuiviaufildessiècles.

• En1840,lessangsuesreprésentent24%desdépenses de« droguerie »deshôpitauxdeParis.

• En1955,onenatirél’hirudine,unpeptidede65AAanticoagulant(leseulanticoagulantutilisé enmédecine jusqu’àladécouvertedel’héparine).Jusqu’ilyapeu(2012),onautiliséunanalogue: lalépirudine(Refludan®).

1567 – 1308 BC, Tombe d’Usehat, Thebes, Egypte.

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.8/29

3.Plantesetmédicaments:situationactuelle

• Environ un médicament sur deux est une substance d’origine naturelle ou est inspiré d’une substance naturelle.

Pourcentage

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.9/29

4. Fractionnement bioguidé

• Tout le processus est guidé par l'activité biologique

Activitébiologique

Substancebioactive

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.10/29

Le fractionnement bioguidé

•Extraction•Fractionnement

Fractions

Bioguidage

•Isolement

•Extractionliquide/liquide•Techniquessupercritiques•…

•Techniqueschromatographiquesclassiques

Substances isolées

Techniquesspectroscopiques:Principalement

RMN/MS

•Détermination de structure

EssaisBiologiques

STRUCTURE

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.11/29

5.Exemplesdemédicamentsd’originevégétale/1

Reinedesprés,Filipendula ulmaria

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.12/29

Saulefragile,Salix fragilis Reinedesprés,Filipendula ulmaria

5.Exemplesdemédicamentsd’originevégétale/1

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.13/29

• Cesdeuxplantessontutiliséesdepuisl’antiquitépourluttercontrelafièvreetl’inflammation (l’écorcedesauleestmentionnéedanslepapyrusEbers).

• Lasalicine estisoléeen1829 parlepharmacienfrançaisPierre-JosephLerouxàpartirdesécorcesdesaule.

• FelixHoffmann,chimisteallemandauservicedeslaboratoiresBayer,qui,synthétiseenoctobre1897l'acideacétylsalicyliquepur (enreprenantlestravauxantérieursdufrançaisGerhardt).

COOHOCOCH3

OHCOOH

CH2OHO-glc

SalicosideSalicine

Acidesalicylique

Aspirine(Acideacétylsalicylique)

5.Exemplesdemédicamentsd’originevégétale/1

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.14/29

5.Exemplesdemédicamentsd’originevégétale/2

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.15/29

1962:PremièrerécoltedetroncdeTaxusbrevifolia.Premiersessaissurextraitsbruts

1966:Isolementdupaclitaxel1971:Publicationdelastructure:

Wanietal. JournaloftheAmericanChemicalSociety,1971,2325-7.

1979:Moded’actionoriginalélucidéSchiffetal.Nature,1979,93,277,665-667.

Essaiscliniquesenvisagés:

• Abattagede12000arbres1984: EssaiscliniquesdePhaseI.1985: EssaiscliniquesdePhaseII.à activitésurprenantecontrelecancerdel’ovaire.

Problème:obtentiondelasubstanceà Unarbrede15mètreset200ansd’âge nedonneraqu’un demigrammedepaclitaxel !

à Lapoursuitedesessaiscliniquesnécessitel’abattagede360000arbres.

22ans

5.Exemplesdemédicamentsd’originevégétale/2

à Arrêtdesessaiscliniques!

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.16/29

• 1988:tournantdansledéveloppement dutaxol®:– miseaupointdel’hémisynthèse àpartird'unanalogue présentdansles

feuillesdel'Ifeuropéen:la10-désacétylbaccatineIII (P.Potier, ICSN,GifsurYvette).

– Avantage:utilisationdesfeuilles,matièrepremièrerenouvelable.

Extraction Hémisynthèse

inactive

10-désacétylbaccatineIII

5.Exemplesdemédicamentsd’originevégétale/2

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.17/29

1990:EssaiscliniquesphaseIII

1992:Approuvépour letraitementducancerdel'ovaire (FDA)

1994:Approuvépour letraitementducancerdusein (FDA)

1997:SarcomedeKaposi (FDA)1999:Cancerdupoumonnonàpetitescellules

(FDA)2004:Cancerdelaprostate(FDA)

DéveloppementduTaxol® :25millionsdedollars (NationalCancerInstitute américain)…

…En2014lesventescumuléesdeTaxolontdépassé20milliardsdedollars.

5.Exemplesdemédicamentsd’originevégétale/2

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.18/29

Euphorbia peplus (l’euphorbedesjardins,Euphorbiacées) estutiliséeenmédecinetraditionnelle(latex)deparlemondepourtraiterdiversesaffectionscutanées (verrues,cancerscutanés).Cesobservationsontmené,enAustralie,àuneétudedelaplante(1998),etàl’identificationduprincipeactifàmoded’actionoriginal:l’ingénol-3-angélate(Aylward etParsons).

angélate

Picato®,gelcutanédestinéautraitementdeskératosesactiniques.

5.Exemplesdemédicamentsd’originevégétale/3

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.19/29

6.Lestechniquesmétabolomiques

Génomiqueà génome (ADN)

Transcriptomiqueà transcriptome (ARN)

Protéomiqueà protéome (protéines)

Métabolomiqueàmétabolome (métabolites)

Métabolomique =Etudedel’ensembledesmétabolites (=composésdepetitpoidsmoléculaire)présentsdansunecellule,unorgane,unbiofluide,unorganisme.

=caractérisationcomplètedespetitesmoléculesdanslessystèmesbiologiques

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.20/29

6.Lestechniquesmétabolomiques

Qu’estcequelamétabolomique ?

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.21/29

6.Lestechniquesmétabolomiques

Qu’estcequelamétabolomique ?

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.22/29

RMNà LC-NMR

Spectrométriedemasseà LC-MSà GC-MS

FT-IR

HPLC-DAD,GC,Electrophorèsecapillaire

6.Lestechniquesmétabolomiques

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.23/29

Echantillons :prélèvement

Echantillons :Préparation: Extraction

Prise des spectres

Traitement individueldes spectres :

Transformée de Fourier,phasage,

ligne de base, …

Post-traitementde l’ensemble des spectres :

Normalisation,bucketting,warping, …

Analyse statistiquediscriminante :

ACP, ICA, PLS-DA

Identification de biomarqueur(s) :LC/GC-MS, LC-RMN, RMN 2D

Etapesd’uneanalysemétabolomique

6.Lestechniquesmétabolomiques

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.24/29

7.Exempled’applicationmétabolomique

Activitébiologique

Profilmétabolomique

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.25/29

Galphimiaglauca:PlantemexicaineUtiliséetraditionnellementcommesédatifetanxiolytique.Objectifs:Identifierlessubstancesbioactivesresponsablesdel’activitédelaplante.

7.Exempled’applicationmétabolomique

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.26/29

Méthodes• Collectiondeplantesen6lieuxdifférentsauMexique• techniqueanalytique:RMN duproton• ExtractiondelaplantearuntamponD20/MeOD• Testdel’activitébiologiqueinvivo• Méthodesstatistiques:PCA,PLS-DA

7.Exempled’applicationmétabolomique

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.27/29

7.Exempled’applicationmétabolomique

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.28/29

nor-seco friedelanes (triterpenoids): galphimines

7.Exempled’applicationmétabolomique

Flavonoïdesdetypequercétine

Michel FREDERICH– LiègeCréative,novembre2015.29/29

8.Conclusions

• Lefractionnementbioguidé resteunetechniqueindispensablepouridentifierdenouvellessubstancesbioactives

• Lestechniquesmétabolomiques sontpromisesàundéveloppementimportantdanslesprochainesannées.– Avantageprincipal:

• identificationdeprincipesactifsagissantensynergie• Rapidité(sousréservedel’améliorationdesméthodologies)

– Challenges:• miseàdispositiondebasesdedonnéesefficaces• IntégrationdesdonnéesRMNetMS