Botanique Pharmaceutique: Généralités

Botanique Pharmaceutique : Fiche d'Enseignement et Généralités

La botanique pharmaceutique est une discipline majeure du semestre 4, axéesur l'étude des végétaux dans un contexte médicinal et pharmaceutique. Ce module de 40 heures est coordonné par le Pr A. Ait Haj Said, et enseigné par le Pr A. Ait Haj Said et le Pr S. Bennis.

Objectifs du Module

• Comprendre la définition et la classification des végétaux.

• Maîtriser les notions de phytochimie et l'identification des grandes classes de substances naturelles.

• Identifier les principales divisions du règne végétal etleur intérêt pharmaceutique.

I. Définition

Qu'est-ce qu'un végétal ?

Les plantes sont des êtres vivants autotrophes.

Qu'est-ce qu'un être vivant ?

Un être vivant (animal, végétal, champignon ou bactérie) est caractérisé par plusieurs fonctions essentielles :

• Est composé de cellules.

• Se reproduitet croît.

• Produit des déchets.

• A une durée de vie déterminée (naît, grandit, mange, rejette des déchets, se reproduit et meurt).

Autotrophes ?

• Autos : soi-même

• Trophe : nourriture

Les plantes sont capables de fabriquer leurs propres glucides grâce à l'énergie solaire (photosynthèse). Les végétaux constituent la base de toute vie animale.

II.Classification et Nomenclature

1. Les Grandes Divisions du Règne Végétal

Le règne végétal est divisé en deux grandes catégories : les procaryotes et les eucaryotes.

Procaryotes

Les végétauxles plus primitifs, unicellulaires, dépourvus d'un véritable noyau.

• Exemples : Algues bleues (cyanobactéries) et certaines bactéries végétales.

Eucaryotes

Végétaux pluricellulaires (souvent) avec un noyau typique (enveloppe, chromatine, nucléole, nucléoplasme).

Les eucaryotes se subdivisent en deux grands groupes :

• Thallophytes

• Cormophytes (également appelés embryophytes)

Schéma du Règne Végétal :

Thallophytes

Les cellules ne sont pas groupées en véritables tissus. Ils n'ont ni racine, ni tige, ni feuilles, mais un thalle (du grec thallas = rameau aplati), plus ou moins structuré.

• Algues : possèdent des pigments assimilateurs.

• Champignons : dépourvus de pigments assimilateurs.

Cormophytes ou Embryophytes

L'appareil végétatif est un cormus : un système d'axes feuillésavec des tissus et des organes vrais (racines, tiges, feuilles).

• Seuls les trachéophytes parmi les cormophytes sont vascularisés (possèdent des tissus conducteurs).

Les cormophytes sont divisés en trois embranchements:

• Bryophytes

• Ptéridophytes

• Spermatophytes

Embranchement des Bryophytes

• Pas de tissusvasculaires ni de tissus ligneux.

• Exemples : Hépatiques, Anthocérotes, Mousses.

Embranchement des Ptéridophytes

• Possèdent des tissus vasculaires.

• Pas de fleurs ni de graines (ovules nus).

• Exemples : Lycopodes, Prêles, Fougères.

Embranchement des Spermatophytes

• Plantes vasculaires, à graines et à fleurs.

• Se subdivise en deux sous-embranchements :

  1. Sous-embranchement des Gymnospermes

     • Ovules et graines nus (pas de fruit).

     • Éléments conducteurs appelés trachéides.

  2. Sous-embranchement des Angiospermes

     • Ovules inclus dans un organe appelé ovaire.

     • Les graines sont incluses à maturité dans un fruit.

     • Éléments conducteurs appelésvaisseaux.

     • Deux classes : les Monocotylédones et les Dicotylédones.

2. Nomenclature Binaire

Avant Linné

Il n'y avait pas de règle de nomenclature universelle, ce qui conduisait à des confusions :

• Noms vernaculaires ou vulgaires : noms régionaux sans standardisation.

• Inconvénients :

  • Une même espèce pouvait avoir plusieurs noms.

  • Un même nom pouvait désigner plusieurs espèces différentes (ex : "les lauriers" peut faire référence à Laurus nobilis, Epilobium angustifolium, Viburnum tinus).

Travaux de Linné

Carl von Linné a mis au point la nomenclature botanique binomiale ou binaire, où toutes les espèces sont nommées par deux termes :

• Genre + Espèce :le binôme.

• Le Genre commence toujours par une majuscule.

• L'espèce commence toujours par une minuscule.

• Les deux termes sont écrits en italiques.

• Exemple : Allium sativum (Ail).

Exemples d'application de la nomenclature binaire :

• Laurier sauce (rand ou warkat moussa) : Laurus nobilis (Lauraceae)

• Laurierrose (defla) : Nerium oleander (Apocynaceae)

La Taxonomie Végétale

La classification des végétaux se fait du plus général au plus spécifique :

1. Règne

2. Embranchement

3. Classe

4. Ordre

5. Famille

6. Genre

7. Espèce

Exemple pour l'Érable à sucre :

• Règne : Végétaux

• Embranchement : Trachéophytes

• Classe : Angiospermes

• Ordre : Térébinthales

• Famille : Acéracés

• Genre : Acer

• G + Espèce : Acer saccharum

• Nom vernaculaire : Érable à sucre

Nomenclature des Familles, Ordres et Classes

La nomenclature suit des règles spécifiques pour les niveaux taxonomiques supérieurs :

• Classe : La terminaison est souvent en"...innées" (Ex : Lycopodinées, Filicinées).

• Ordre : La terminaison est en "-ales" (Ex : Rosales, Malvales).

• Famille : Désignée par un nom dérivé du genre le plus commun dansla famille, suivi du radical "-acées" (Ex : Rosacées).

• Exceptions pour les familles : Crucifères, Ombellifères, Composées.

• Sous-famille : La terminaison est en "-oïdées" (Ex : Famille Rosacées, sous-famille Rosoïdées).

III. Notions de Phytochimie

La phytochimie étudie les substances chimiques produites par les plantes, souvent appelées métabolites secondaires. Elles jouent des rôles variés dans l'écologie végétale et présententun intérêt thérapeutique significatif.

Dérivés Aromatiques

Ces composés sont caractérisés par la présence d'un ou plusieurs cycles aromatiques dans leur structure.

Coumarines

• Structure de base :

• Propriétés : Anticoagulantes, anti-inflammatoires, veinotoniques.

• Exemples de plantes :

  • Mélilot (Melilotus officinalis, Fabaceae)

  • Marronnier d'Inde (Aesculum hippocastaneum, Hippocastanaceae)

Anthocyanes

• Structure de base :

• Pigments végétaux responsables descouleurs rouge, bleue et violette.

• Propriétés : Antioxydantes, protectrices vasculaires.

• Exemples de plantes :

  • Cassis (Ribes nigrum, Grossulariaceae)

  • Vigne rouge (Vitis vinifera, Vitaceae)

Flavonoïdes

• Structure de base : (structure polyphénolique complexe).

• Propriétés :Antioxydantes, anti-inflammatoires, antiallergiques, protectrices vasculaires.

• Exemples de plantes :

  • Citrus sp. (Rutaceae)

  • Ginkgo (Ginkgo biloba,Ginkgoaceae)

Tanins

Polyphénols non azotés, hydrosolubles, à saveur astringente, ayant la propriété de précipiter les alcaloïdes et les protéines.

• Tanins galliques : Structure de type .

  • Exemple : Chênes (Quercus sp., Fagaceae)

• Tanins catéchiques : Structure de type .

  • Exemple : Vigne rouge (pépins de Vitis vinifera, Vitaceae)

Les Terpènes

Dérivés de l'isoprène (). Ce sont des composants majeurs des huiles essentielles.

Monoterpènes ()

• Principes volatils des huiles essentielles.

• Emplois : Alimentaire, pharmaceutique, parfumerie, cosmétique.

Sesquiterpènes ()

• Principes volatils des huiles essentielles.

• Exemple : Artémisinine, extraite de l'Armoise chinoise (Artemisia annua,Asteraceae), utilisée comme antipaludéen.

Diterpènes ()

• Exemple : Taxol, extrait de l'If (Taxus baccata, Taxaceae), utilisé en chimiothérapie.

Triterpènes ()

• Exemple : Phytostérols.

Tétraterpènes ()

• Exemples : -carotène de la carotte, lycopène de la tomate.

• Emplois : Alimentaire, thérapeutique, cosmétique.

Alcaloïdes

Composés azotés, alcalins, très actifs, formés à partir d'un acide aminé.

• Exemples : Morphine et Codéine extraites du Pavot (Papaver somniferum).

Hétérosides

Molécules composées d'une partie sucre (ose) et d'une partie non-sucre (aglycone ou génine), liées par une liaison glycosidique.

• Types de liaisons :

  • X=O : O-hétérosides (d'alcool, de phénols)

  • X=N : N-hétérosides(d'amines)

  • X=S : S-hétérosides (de thiols)

  • C-hétérosides (liaison C-C)

• Ose : Glucose, Rhamnose, etc.

Hétérosides Cardiotoniques

• Propriétés : Action sur la fonction cardiaque (augmentation de la contractilité).

• Exemple : Digitoxine, extraite de la Digitale pourpre (Digitalis purpurea L., Scrophulariacées).

Saponosides

• Propriétés : Formation de mousses en solution aqueuse, hémolytiques, expectorantes, anti-inflammatoires.

• Exemple : Aescine, extraite des graines du Marronnier d'Inde (Esculus hippocastanum L., Hippocastanacées).

Systématique des Grands Groupes Végétaux

THALLOPHYTES

ALGUES

A. Classification

Les algues sont classées en fonctionde leurs pigments dominants :

• Les Chromophytes : Algues Brunes + Diatomées.

• Les Rhodophytes : Algues Rouges.

• Les Chlorophytes : Algues Vertes.

B. Intérêt Pharmaceutique des Algues

Les algues sont riches en polysaccharides, qui sont à l'origine de nombreux composés d'intérêt pharmaceutique :

• Alginates

• Géloseou Agar-agar

• Carraghénates ou Carraghénanes

1. Alginates

• Extraction : À partir des Algues brunes (Phéophycées) comme les Laminaires (Laminaria digitata), le Fucus vésiculeux (Fucus vesiculosus), ou les Macrocystes (Macrocystis pyrifera).

• Utilisation par voie orale :

  • Forme acide ou salifiée (alginate de sodium).

  • Traitementsymptomatique des pathologies digestives liées à l'acidité (reflux gastro-œsophagien, œsophagite).

  • Adjuvant des régimes dans l'obésité ("trompe-faim" : Pseudophage^®).

• Utilisationpar voie externe :

  • Forme salifiée (alginate de calcium) en pansement.

  • Propriétés hémostatiques et cicatrisantes.

• Autres emplois :

  • Excipient en pharmacie (agent de délitement pour comprimés, dragéification, base pour pommades, crèmes, suspensions et émulsions, moules pour empreintes dentaires).

  • Additif dans l'industrie agro-alimentaire.

2. Gélose ou Agar-agar

• Extraction : À partir des Algues rouges (Rhodophycées), notamment Gelidium amansii.

• Utilisation :

  • Laxatif mécanique (augmente le bol fécal).

  • Excipient (agent de délitement).

  • Protection gastrique ("pansements" : Phosphalugel^®, combiné avec pectines).

  • Traitement de l'obésité.

3. Carraghénates ou Carraghénanes

• Extraction : À partir des Algues rouges (Rhodophycées), comme Chondrus crispus.

• Utilisation :

  • Anti-ulcère gastrique (neutralisent la pepsine).

  • Excipient (épaississant, stabilisant).

  • Laxatif mécanique.

Intérêt Pharmaceutique Général des Algues

Les algues sont utiliséesà la fois comme excipients et comme principes actifs :

• Comme excipient :

  • Agent de délitement pour comprimés, dragéification (alginate de Na = gastrorésistance).

  • Bases pour pommades etcrèmes, suspensions et émulsions.

  • Matériau pour empreintes dentaires (alginates).

• Comme Principe Actif :

  • Protection gastrique "pansements" : agar + pectines (Phosphalugel^®).

  • Anti-ulcère gastrique : carraghénanes (neutralisent la pepsine).

  • Laxatifs mécaniques : augmentent le bol fécal.

  • Antihémorroïdaires : action topique adoucissante (Anoreine^®).

  • Produits diététiques : "trompe-faim" (Pseudophage^®) : Alginate de sodium + Gélose pour le traitement de l'obésité.

CHAMPIGNONS

Les champignons sont desorganismes hétérotrophes qui se distinguent des algues par l'absence de pigments assimilateurs.

Ergot de Seigle, Claviceps purpurea

Champignon de la classe des ascomycètes, parasite du seigle, mais aussi de l'orgeet du blé.

• Le champignon se présente sous deux formes :

  • Une forme végétative : sphacélie (mycélium filamenteux).

  • Une forme de résistance : sclérote ou ergot, qui est la drogue utilisée.

• Description de la drogue (sclérote) :

  • Forme : plus ou moins arquée.

  • Dimensions : de 1 à 4 cm de longsur 3 à 8 mm de large.

  • Couleur : pourpre foncé, vire au noir à maturité.

• Composition chimique :

  • Alcaloïdes indoliques (environ 0,1 à 0,6% du poids sec), qui sont des amides de l'acide lysergique : ergotamine, ergométrine, ergotoxine, etc.

• Propriétés pharmacologiques :

  • Les alcaloïdes de l'ergot de seigle ont des analogies structurales avec les amines biogènes (sérotonine, noradrénaline, dopamine) et exercent des effets agonistes et antagonistes sur leurs récepteurs.

• Indications :

  • Ergométrine et dérivés :

    • Méthylergométrine (Methergin) : ocytocique (à faibles doses), traitement des hémorragies utérines post-partum.

    • Méthysergide (Déseril) : traitement de fond de lamigraine.

  • Ergotamine et dérivés :

    • Ergotamine (Gynergène) : traitement de la crise migraineuse.

    • Dihydroergotamine (Seglor) : traitement de fond de la migraine.

  • Ergotoxine et dérivés :

    • Dihydroergotoxine (Hydergine) : traitement des troubles circulatoires cérébraux (insuffisance vasculaire cérébrale).

    • Bromocriptine (Parlodel) : inhibiteur de la lactation,anti-parkinsonien.

LSD (Diéthylamide de l'acide lysergique)

• Substance semi-synthétique, synthétisée par Hofmann en 1938.

• Mécanisme d'action : Similaire à la sérotonine, un neuromédiateur impliqué dans le cycle veille-sommeil et l'humeur.

• Effets physiologiques :

  • Le plus puissanthallucinogène connu : fou rire incontrôlable, délire, altération de la perception du temps et de la distance.

  • Troubles végétatifs : mydriase (dilatation des pupilles), hypersudation (ou sécheresse), vomissements, palpitations, hypertension artérielle (HTA), tremblements, incoordination motrice.

CORMOPHYTES ou EMBRYOPHYTES

Ce groupe comprend les végétaux pourvus de tissus et d'organes différenciés.

• Embranchement des Cryptogames: Bryophytes et Ptéridophytes.

• Embranchement des Préphanérogames ou Préspermaphytes (groupe intermédiaire).

• Embranchement des Phanérogames ou Spermaphytes :

  • Sous-embranchement des Gymnospermes ou Conifères.

  • Sous-embranchement des Chlamydospermes.

  • Sous-embranchement des Angiospermes.

Embranchement Cryptogames

Ptéridophytes

Prêle des champs : Equisetum arvense L. ; Équisétacées

• Botanique :

  • Plante herbacée vivace à rhizome, se développant dans les milieux humides.

  • Présente deux types de tiges :

    1. Tiges fertiles :

       • Poussent en mars-avril.

       • Courtes (env. 20 cm), rougeâtres.

       • Petites feuilles triangulaires soudées en verticille.

       • Se terminent par un épi oblong jaune-brun contenant les spores reproductrices.

    2. Tiges stériles :

       • Poussent en mai-juin.

       • Plus hautes (env. 60 cm), de couleur vert pâle.

       • Grêles, cannelées et creuses.

       • Divisées en segments séparés par des nœuds portant des verticilles de rameaux simples.

• Drogue : Parties aériennes.

• Composition chimique :

  • Matières minérales : silice (particulièrement importante).

  • Flavonoïdes : hétérosides du quercétol et du kaempférol.

  • Tanins.

  • Saponosides : équisétonoside.

• Propriétés pharmacologiques :

  • Activité trophique au niveau ostéo-articulaire : rôle du silicium (favorise la consolidation osseuse).

  • Activité astringente, cicatrisante et hémostatique.

  • Activité diurétique : rôle des flavonoïdes.

  • Activité anti-inflammatoire et antalgique.

• Indications :

  • Ostéoporose.

  • Consolidation des fractures.

  • Entorses.

  Exemple de produit : Elusanes Prêle des champs (Boîte de 30 gélules).

Synthèse et Points Clés

Définition Végétale

Les végétaux sont des êtres vivants autotrophes essentiels à la vie terrestre.

Classification

Le règne végétal se divise en groupes majeurs : Procaryotes (Cyanobactéries) et Eucaryotes (Thallophytes et Cormophytes), eux-mêmes subdivisés.

Nomenclature

La nomenclature binomiale de Linné (Genre + espèce) est fondamentale pour l'identification universelle des espèces.

Phytochimie

Principales classes de métabolites secondaires incluent les dérivés aromatiques (coumarines, anthocyanes, flavonoïdes, tanins), les terpènes (monoterpènes, sesquiterpènes, diterpènes, triterpènes, tétraterpènes), les alcaloïdes et les hétérosides (cardiotoniques, saponosides).

Algues

Source d'alginates, de gélose et de carraghénanes, utilisés comme excipients (pansements gastro-œsophagiens, épaississants) et principes actifs (laxatifs, antioxydants).

Champignons

L'Ergot de Seigle (Claviceps purpurea) produit des alcaloïdes indoliques ayant des applicationsdans le traitement des migraines et des hémorragies utérines. Le LSD, un dérivé semi-synthétique, en est également issu.

Ptéridophytes

La Prêle des champs (Equisetum arvense), riche en silice, est utilisée pour ses propriétés ostéo-articulaires (ostéoporose, fractures) et diurétiques.