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