Sommaire

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RESUME .3

1. MORINGA OLETFERA : CARACTÉRISTIQUES BOTANIQUES 4

2. RAPPEL DES UTILISATIONS TRADITIONNELLES 5

2.1. NUTRITION2.2. HUILE2.3. MÉDECINE2.4. PURIFICATIONDE L'EAU2.5. AGROFORESTERIE2.6. DIVERS'

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3. DONNÉES BIBLIOGRAPHIQUES EXPLIQUANT CES PROPRIÉTÉS 8

3.1. NUTRITION

3.2. MÉDECINE

3.3. PURIFICATION DE L'EAU

81011

4. DONNÉES SCIENTIFIQUES SUR CE POLYÉLECTROL YTE NATUREL 11

5. PÔLES DE RECHERCHE SUR MORTNGA OLETFERA 14,

6. BIBLIOGRAPHIE 14

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Résumé

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L'eau douce est une ressourcerare de la planètequi deviendral'un des enjeuxmajej.lrsdu 21ème

siècle. La gestion de l'eau potable est au cœur de cette stratégie d~ maîtrise de l'environnement etmet en œuvre des processus onéreux et des procédés technologiquesinaccessiblesaux populationsdémunies.Dans ce contexte, BHD axe ses recherches sur des processus simples et robustes de puri-fication de l'eau pour des usages ménagers.Une réponse adéquate paraît être l'adaptation de métho-des traditionnelles à des processus modernes. AinsiMoringa oleifera, arbre tropical, est utilisé de-puis des siècles en Afrique de l'Est dans les processus de purificationde l'eau. En fait, cet arbre, dela familledes Moringacées, possède de multiplesapplications.Il est cultivé en Indé et en Afrique del'Est pour la consommationde ses organes comestiblestels que les feuilles,les fruits ou les tubercu-les. Moringa est aussi utilisé en médecine traditionnellepour les propriétés antimicrobiennesde sesgraines et ses feuilles dans les traitements des dermatoses. Cependant, c'est pour ses graines queMoringa oleifera est le plus apprécié: elles contiennentune huile d'excellente qualité et les principesactifs responsables du processus de purificationde l'eau. Ses graines broyées sont introduites dansl'eau et permettent la sédimentationde la matière organique telle que les boues, les bactéries et lesvirus. Cette propriété des graines est due à la présence d'une protéine de réserve représentant 40%du poids de la graine et possédant des caractéristiques de polyélectrolyte.Les protéines chargéespositivement forment une sorte de maillageet s'agrègent avec la matière organique chargée négati-vement pour former des floculats par un phénomènede réticulation. Ces floculats vont sédimenter,.

~çe.JJuicorrespond à la première..8tapc-de-purffication-de p.eaudes~technoiogiesmodernës dës pays'industrialisés,appelée floculation. La protéine responsable de la réticulation a été purifiée et sa sé-quence peptidique est connue.

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Moringa oleifera : caractéristiques botaniques

.,MOl'ingaoleifera Lam. est

un arbre originaire des ver-sants sud de 1'Himalaya aunord de l'Inde. Cet arbre

ressemble aux Capparidacéeset aux Papilionacées maispossède sa propre famille,celle des Moringacées,qui neregroupe qu'un seul genre:celui des Moringa. Le genreMOl'ingaregroupe seulement14 espèces connues.Moringaoleifera est aussi incorrecte-ment connu sous le nom de

MOl'inga aptera et Moringapterygosperma. De nosjours,cet arbre est cultivé en Amé-rique tropicale, en Mriquetropicale,-..au$ri.Lanka,~eIbInde, au Mexique, en Malai-sie, en Indonésie et aux Phi-lippines. Sa distribution géo-graphique s'étend des régionssubtropicales sèches aux fo-rêts tropicales humides. Eneffet, Moringa se développe'à des précipitations annuellesvariant de 0.5 à 4 mètres.Moringa pousse daQs dessols dont le pH varie entre4.5 et 8. II paraît donc évi-dent que Moringa oleiferas'adapte à différentes condi-tions climatiques

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parmi lesquellesle climat semi-désertique.Ainsi, la meilleure croissance est observée dans déS solssablonneuxet secs. Cette caractéristiqueest particulièrementimportante, étant donné que les feuillesde Moringa sont présentesdurant la période sèche, alors que la plupart des autres espèces végétalesperdent leur feuillesdurant cette période, La propagation de Moringa s'effectue par semis ou parbouturage. Sa croissanceest extrêmementrapide. Dans de bonnes conditions, on observe une crois-sance de 4 mètres par an, avec la premièrefloraisondès la première ou la deuxième année. La récoltedes grainesa lieuen mars-avril.Quelquefois,il y a une seconde floraisonen septembre-octobre.

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2. Rappel des utilisations traditionnelles

Les arbres du genre Moringa sont connus et utilisésdepuis l'antiquité. L'Egypte cultivaitMorin-ga peregrina à des fins médicinaleset pour extraire l'huile contenue dans les graines. De nos jours,Moringa oleifera est cultivée dans toutes les régions des tropiques pour ses feuilles, ses fruits, sesgraines et ses racines qui possèdent une grande variétéd'utilisations.dansles domaines de la nutritionet de la santé.

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2.1. Nutrition

La plupart des organes de la plante sont comesti-bles. Les jeunes fruits, connus sous le nom de« drumsticks» en Inde (les gousses sont en forme depilon) sont consommés frais ou en conserve en qua-lité de légume et peuvent être cuisinésde différentesfaçons. Les feuilles sont vendues sur les marchéslocaux et consomméespendant la saison sèche. Leurforte valeur nutritive est particulièrementrecherchéedans les régions où la sécurité alimentairepeut êtremenacée-pardes périodes de sécheresse.En effet, lesfeuilles de MOl'inga spnt présentes durant la saisonsèche lorsqu'il n'y a pas d'aut~~ léguJ.11e~si!:aiLdis-ponibles. Lès -fléurs -et i~ graines rôties peuventégalementêtre consommées.Enfin, la racine est utili-sée comme condiment;son goût ressembleà celui duradis noir; ce qui a valu à Moringa son nom anglo-phone de «Horseradish tree». Les glucosinolatesproduits par les racines sont responsablesde ce goûtépicé. '

2.2. Huile

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Une huile d'excellente qualité est extraite des graines. Ellescontiennent 35 à 40% de cette huile, connue sous le nom de« Ben-oil )}et dont l'utilisation s'étend de la cuisine aux lubrifiants

pour les outils, jusque dans la cosmétique et la manufacture dusavon. Cette huile est parfois utilisée comme lubrifiant pour lesmontres et autres mécanismesdélicats.ou comme source d'énergiepour les lampes.Les tourteaux de presse sont utilisés dans la ferti-lisation du sol"oudans l'alimentation animale. Cette huile est aussiuli\is.cie.demanière externe pour les""t:'rattementsde maladies'd~ la-peau. n~xiste une forte demande po~r cette huile. Au IVfala.Wi,parexemple, la demandeen huiledépasse largement l'offre disponible.Ainsi de l'huile de soja est importée d'Amérique latine à un prixtrès élevé.

2.3. Médecine

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Les feuilleset les graines produisent des composés recherchés en méde- ..

cine traditionnellepour leurs activités antibiotiques. Les graines réduites en _...poudre entrent dans la compositionde certaines pommades utilisées dans le'traitement"des infections bactériennes de la peau (dermatoses). Les fleurs

. J.e:sJewU~s S- le.t racines sont uilli~~..esen o~é~çJ.~. tr~~itio'I1l1..e~daf,;L1t -traitement des tumeurs (Hartwell, 1971). --~

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2.4. Purification de l'eau

Les graines sont utilisées dans des procédés traditionnels de purification de l'eau. Ces grainescontiennent30 à 40 % d'une protéinede réserve chargée positivementet soluble dans l'eau: il s'agit.d'un pQlyélectrolytenaturel. Elle est responsable d'un phénomènede reticulation et forme une sortede maillageoù sont piégés bactéries, virus et matières organiques.Lesté de la sorte, ce maillage sé-dimenteau fond, l'eau de surface devenant limpideet.pure.

2.5. Agroforesterieque clôture naturelle et barrière de protection eonlr.e levent.

Ces arbres sont souvent utilisésen agroforesterie (avec du sorgho)pour leur capacité à pousser en solspauvres avec peu d'entretien. Ilsprotègent le sol et l'enrichissent enazote. Ils sont aussi cultivés en tant

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2.6. Divers

Cet arbre possède aussi des utilisations plus anecdoti-ques telles que la fabricationde papier avec la pulpe de sonbois ou la production de méthane par la fermentation deses taillis dans des digesteurs.

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3. Données bibliographiques expliquant ces propriétés

3.1. Nutrition

En 1996, Folkard et Sutherland décrivent les feuilles de Moringa comme des légumes d'une trèsbonne qualité nutritionnelle;parmi les meilleuresdes plantes pérenn-es.Les feuilles contiennent 27%de protéines et des quantÏtésimportantes de calcium, de phosphore et de fer. Les mêmes ayteurs ontétudié la composition de l'hùile présente dans la graine. Son profile d'acide gras montre que cettehuile est composée à 70 % d'acide oléique. Ceci signifie que l'huile de Moringa s'approche de laqualité de l'huile d'olive.

Girija et ses collaborateurs décrivent e~ 1982 la biodisponibilitéde certaines molécules comme lathiamine, la riboflavine et la niacine des feuilles de Moringa oleifera consommées courammentcomme légume dans les régions rurales de l'Andhra Pradesh en Inde. La disponibilité physiologiquepour ces 3 composés est comparée pour trois légumes communs: l'amaranthe (Amaranthes gangeti-cus), le « gogu » (Hibiscus cannabinus) et les feuilles de « drumstick » (MOl'ingaoleifera). La blo-disponibilitéde la thiamineet de la riboflavinesont plus élevées chezMoringa.

Verma et ses collaborateurs ont étudié en 1976 la valeur nutritionnellede Moringa oleifera.

Composition chimique de Moringa oleifera- - -

86.9g eau; 2.5g protéines; O.lg acides gras; 8.5g carbohydrates ; 4.8g fibres; 2g minéraux; 30mg calcium; llOmg

P ; 5.3mg Fe ; 184 lU vit A ; O.2mgniacine ; 120mg acide ascorbique; 310Ilg Cu; 1.81lg1 . La composition en acides

aminés pour 16 g d'azote est:3.6g arginine;-l.lg histidine; 1.5g lysine; O.8g triptophane; 4.3g phenylalanine; 1.4g

méthionine; 3.9g thréonine; 6.5g leucine; 4.4g isoleucine; 5.4g valine.

4.0g eau; 38.4g protéines; 34.7g huile; 16.4g N; 3.5g fibre; 3.2g minéraux

L'huile,.contient: 9.3% acide palmitique, 7.4% acide stéarique, 8.6% acide behenique et 65.7 acides oléiques. Les

acides myristiques et lignocériques sont également présents en faible quantité.

75g eau; 6.7g protéines; 1.7g acidhs'gras; 14.3g carbohydr.ales;O.9g~fip~~;2.3~minéraux; 440mg Ca;~90mgp;-7- .,Fe;ïl(r~u; 5.1~g 1; lï-300 lU Vit A; 1201lgvit B; O.8mgacide nicotinique; 220mgacideascorbique; 7.4mg

tocopherol.Des substances oestrogéniques incluant des composés antitumoralLx,du bet sitostérol et de la pectinest~rase

sont également présentes. La composition en acides aminés pour 16 g d'azote est: 6g arginine; 2.1g histidine; 4.3g

lysine 1.9g triptophane; 6Ag phénylalanine; 2g méthionine; 4.9g thréonine; 9.3g leucine ; 6.3g isoleucine ; 7.1g

valine.\

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3.2. Médecine\

1

Nwosu et Okafor ont effectué une étude préliminairesur les acti-vités antifongiques de quelques espèces médicinales contre le basi-diobolus et autres champignons parasites de la peau. Les essais sonteffectués sur desextraits de plantes récoltées f,ty..Nigeti'LC~s ~~traits

- sont dilués au dixième d-ansun milieu d' agarose où est inoculé lechampignon. Les extraits de Moringa oleifera inhibent la croissancede Tricophytonrubrum et T. mentagrophytes. Ces résultats indiquentqu'il est possible d'utiliser certains de ces extraits dans le traitementde phycomycosessous-cutanées chez l'Homme et les animaux.

Faizi et ses collaborateurs se sont intéressés en 1995 à la caractéri-sation de glycosideshypotenseurs issus d'extraits de Moringa oleife-ra' Six nouveaux glycosides et trois autres déjà connus ont été isolés

à partir des feuilles de MOl'inga. La plupart de ces composés, des'\glycosides complètement acétylés, comprenant des groupements ni- /trile, carbamate et thiocarbamate, sont très rares dans la nature. Lesthiocarbamates sont responsables d'une activité hypotensive que lamême équipe a décrite un an plus tôt. C'est la première fois que desgroupements nitriles, isothiocyanates et thiocarbamates sont isolés dela même plante. L'isothiocyanate et les glycosides niaziminimeA et

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Caceres et son équipe ont effectué plusieurs travaux sur les pro-priétés pharmacologiques de Moringa oleifera. En 1991, ils mènentune première étude sur l'activité antimicrobienne d'extraits defeuilles, de racines et de graines de cette plante. Ce potentiel antimi-crobien est testé in vitro contre des bactéries, des levures, des der-matophytes et des helminthes pathogènes. Cette étude démontre quele jus frais des feuilleset l'extrait aqueux des racines inhibent la crois-sance de Pselldomonas aeruginosa et de Staphilococclis aw'eus. Au- .cune activitén'est démontrée sur 4 autres bactéries pathogènes et surle vers.Candida albicans. Aucune inhibition n'est observée sur lesdermatophytes. En 1992, les mêmes auteurs poursuivent leur étudede criblage du potentiel de MOl'inga oleifera en testant son activitéantispasmodique,anti-inflammatoireet diurétique. Dans le Journal ofEthnopharmacologyen 1992, ils décrivent ces trois activités pharma- .cologiques avec des infusions de fleurs, de feuilles, de racines, degraines et d'écorce sur le modèle expérimental du rat. De telles acti-vitéssont localisées principalement dans les graines et égalementquelque peu dans les racines.

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3.3. Purification de l'eau

En 1984, l'équipe de Berger décrit les grainesde Moringa oleifera et M stenopetala et leur utili-sation traditionnelle dans les processus de purification de l'eau. Ces deux types de graines contien-nent un coagulant naturel utilisédans de traitementdomestique de l'eau.

En 1987, l'équipe de Madsen décrit l'effet des graines de MOl'ingasur la coagulation de la ma-tière organique présente dans l'eau et les conséquences sur la concentration bactérienne. Le traite-ment de l'eau effectué à 30°C selon la méthode traditionnelle utilisée dans les villages soudanais,conduit à une réduction de 80 à 99.5% de la turbidité. Parallèlement la population bactérienne estréduite de 90 à 99.99% durant les 1 ou 2 heures qui suivent le traitement. Les bactéries sont con-centrées dans le sédiment coagulé. Cependant,durant les 24 heures suivantes, une augmentation dela population bactérienneest observée.Ceci est dû au redémarrage de la croissance bactérienne dansla phase aqueuse. Cette croissance est observée pour Salmonella typhimurium, Shigella sonnei etquelquefois pour Escherichia colf. Ce phénomènen'est pas observé pour Vibrio cholera, Strepto-coccusfaecaliset Clostridiumperfrigens:

En 1995, l'équipe de Gassenschmidtisolela protéine responsabledu phénomène de réticulation etde biofloculation. Ils caractérisent biochimiquementcette protéine qui se comporte comme un po-lyélectrolyte.

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4. Données scientifi_ques sur ce polyélectrolyte naturel

Dans n'importe quel procédé de purificationde l'eau, il est essentield'éliminer la plus grosse par-'-tie des particules en suspension avant d'entamer l'étape de désinfection. Cette première étape defloculation,consistantà éliminerla matière solide, est généralementréalisée avec des polyélectrolytesajoutés à l'eau trouble. La floculation s'explique parle fait que les particules chargées négativementde la matière organique se lient aux charges positives des macromolécules polyélectrolytes par laforcede Coulomb.La réduction des forces électrostatiques de répulsion mène àl'agglomération desparticules. Généralement,de nombreuses particules se lient à la surface d'une seule macromoléculepolyélectrolyte.Ceci mène à !'agglom~[atio..n~età la formation.".defloculats grâce/à fif'f(fffifg'frôn-de'e-ponfseOûeles pâfficuler-cl1argéesnégativementet positivement. '

Ces coagulants sont le plus souvent des produits chimiques coûteux tels que le sulfated'aluminiumou des polyélectrolytessynthétiques.A10ringaoleifera ou M stenopetala peuvent êtredes substitutsà ces produits chimiquesdont l'accessibilité est limitéedans les PVDs.

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Dans ces régions, les procédés traditionnels de purificationde l'eau utilisent des mâtériaux régio-naux d'origine végétale ou minérale, comme l'a décrit Jahn en 1981 et 1986. Des genres appartenantà la famille des Capparidacées et des Papilionacées sont utilisés pour clarifier l'eau des foyers. Par~~emple,les branches et l'éçorce de Boscia senega{ensisLam., de la familledes Capparidacées, sontutilisées pour clarifier l'eau. En Egypte et au nord-Soudan, les graines de Papilionacées, incluant lesgenresphaseolus (haricot), Pisum (pois), Arachis (cacahouète) et Lupinus (lupin), sont utilisées dansles processus de clarification de l'eau, bien que leurs effets soient faibles.Les plantes du genre Vicia(vesce), plus efficaces, sont utilisées dans les mêmes procédés en ~~olivie.~Nous nous intéressonsparticulièrement dans ce dossier à l'espèce Moringa oleifera qui est ûtilisée dans les méthodes tradi-tionnelles de purification de l'eau au Soudan. En fait,~s graines de six espèces les plus répandues dugenre MorinJ!acontiennent des composés aux propriétés flocu~, comme l'a décrit Jahn en 1988.Il a également montré en 1991 queMoringa oleiferaet Mstenopetala montrent la plus forte activitéde réticulation, comparable à celle du sulfate d'aluminium. Le processus de préparation est extrême-ment simpleet peu onéreux. Dans un premier temps les graines sèches sont récoltées puis réduites enpoudre par les mêmes presses que cellesutilisées pour moudre la farine de maïs. La poudre finale estmélangéeà l'eau où les protéines solublespossèdent une charge positive nette et se comportent de lamême manière que les polyélectrolytes de synthèse. D'après Folkard et ses collaborateurs, la dose depoudre utilisée dans les stations d'épuration pilotes varie de 75 à 250 mg/l selon le niveau de turbi-dité initiale de l'eau. Les performances de Moringa sont indépendantes du pH, ce qui est un pointimportant dans certains pays du sud où les moyens de contrôle du pH ne sont pas toujours aisés.Moringa oleifera, utilisé en combinaison avec le bentonite se sodium (agent de poids), produit unequalité finaled'eau équivalente à celle obtenpe avec le sulfate d'aluminium.

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L'équipe de Gassenschmidt en 1995 a purifié une protéine de Moringa oleifera et étudié ses pro-priétés floculantes. La protéine isolée a été baptisée M02. L Son poids moléculaireest de 6,5 kDa etson point isoélectrique est atteint pour un pH de 10..!! s'agit d'une protéine fortement basique.

Composition en acides aminés de M02.t :

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Cette protéine comporte 60 acides aminés et ne possède pas de résidus Tryptophane. Aucunecystéine libre n'a été détectée par la réaction de Ellman. Ainsi, les résidus cystéine formeraient unpont disulfure.

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Cette protéine a les mêmes propriétés floculantes que le polyélectrolyte synthétique 554K. Cetteprotéine possède de bons rendements de floculationà des concentrations variant de 0,4 à 1,2 gllitre.

composition de la protéine M02.1-""--

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5. Pôles de recherche sur Moringa oleifera

Plusieurs équipes pluriffisciplinairestravaillent en coopération sur le thème de Moringa oleifera.En Afrique,une équipe établit des projets pilotes au Malawi, tandis que le Kenya Forestry ResearchInstitute étudie le potentiel de productivité et la qualité pour l'agroforesterie de M oleifera et Mstenopetala. En Europe, trois équipes travaillent en coopération. yne équipe grecque effectue des,recherches sur la qualité nutritionnelle de l'huile de Moringa. Le départ~;qpntd'ingénierie et de mi-crobiologie de l'Univelsité de Leiccster,en Angleter,e, poursuit des éti":,;essur le potentiel coagulantdes graines et leur implicationdans le traitement des eaux. Enfin, une équipe Allemande, de l'institutde chimieet de biologie du centre de recherche fédéral, travaille sur les caractéristiques biochimiquesde la protéine M02.1.

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