Introduction à la Botanique et ses Applications
Aucune carteDéfinitions des termes clés en botanique, règles de nomenclature, classification des plantes et leur importance thérapeutique.
Introduction à la Botanique Médicale
Ce cours est dispensé par le LABORATOIRE DE PHARMACOGNOSIE ET BOTANIQUE de la FMPO-UCAD. Il vise à fournir une compréhension approfondie de la botanique et de son rôle essentiel dans la thérapeutique.
Objectifs d'apprentissage
Définir des termes clés tels que systématique, phylogénétique et taxonomie.
Expliquer les règles d'écriture des noms d'espèces.
Identifier les différentes unités systématiques du règne végétal.
Caractériser les diverses divisions du règne végétal.
Démontrer l'importance de la botanique en thérapeutique.
Décrire le processus d'obtention d'un médicament à partir d'une plante.
I. Définition et Domaines de la Botanique
La Botanique est la science entièrement dédiée à l'étude des végétaux.
La Botanique Générale
La botanique générale se subdivise en plusieurs branches :
Taxonomie ou Taxinomie : Se concentre sur la description des caractères diagnostiques et différentiels des plantes.
Systématique : Implique le dénombrement et la classification des taxons (groupes d'organismes).
Morphologie végétale : Étudie et décrit les organes et les différentes parties des végétaux.
Histologie végétale : Analyse la structure des tissus végétaux.
Physiologie végétale : Explore le fonctionnement interne des plantes.
Géobotanique : Examine les relations entre les végétaux et leur environnement terrestre.
Pathologie végétale : S'intéresse aux maladies des plantes.
La Botanique Appliquée
La botanique appliquée se penche sur l'aspect utilitaire des végétaux et ses applications pratiques dans divers domaines :
Botanique pharmaceutique (ou Pharmacognosie) : Étudie les plantes utilisées pour la fabrication de médicaments.
Botanique agricole (ou Agronomie) : Concerne la sélection et l'amélioration des plantes cultivées ainsi que les pratiques agricoles.
Horticulture : Regroupe la culture des légumes, fleurs, arbustes, arbres fruitiers et d'ornement.
II. Notions Générales en Systématique et Taxonomie
1. La Systématique
La systématique est une branche de la biologie qui a pour objectif de :
Décrire les espèces végétales.
Reconnaître les espèces en fonction de leurs diverses caractéristiques et établir leurs liens de parenté.
Regrouper ces espèces en groupes (taxons) par une classification structurée.
La systématique englobe deux branches principales :
Phylogénétique : L'étude des liens de parenté et de l'histoire évolutive entre les différents groupes d'organismes.
Taxonomie : La science des lois de la nomenclature et de la classification des organismes vivants en taxons.
2. La Taxonomie
La taxonomie organise la diversité du vivant en catégories hiérarchiques. La classification générale au spécifique suit la structure suivante :
Règne : se termine souvent par bionta pour les végétaux.
Embranchement (ou division ou phylum) : se termine souvent par phyta.
Sous-embranchement : se termine souvent par phytina.
Classe : se termine souvent par opsida (ou phyceae pour les algues).
Sous-classe : se termine souvent par idae (ou phycidae pour les algues).
Ordre : se termine souvent par ales.
Famille : se termine souvent par aceae ou acées.
Genre.
Espèce.
1. L'Appellation Binominale des Espèces
Le système de nomenclature des espèces est appelé appellation binominale, binomiale ou binaire.
1-1. Principe
Chaque espèce est désignée par deux mots latins :
Le premier mot est le nom du genre, et sa première lettre est toujours une majuscule.
Le second mot est l'épithète spécifique de l'espèce.
Les autres lettres sont des minuscules.
Le nom complet est écrit en latin ou sous une forme latinisée.
Exemples : Adansonia digitata, Papaver somniferum.
1-2. Règles d'écriture
Les noms d'espèce doivent toujours être écrits en italiques.
Ne jamais utiliser d'accents sur les noms latins.
Si l'épithète spécifique est composée, les différents termes doivent être reliés par un trait d'union (Ex : Hibiscus rosa-sinensis).
Ne pas entrelacer les lettres.
Ne jamais séparer les termes du nom d'espèce en allant à la ligne.
En cas de doute sur l'espèce, on écrit le nom du genre suivi de "sp." (Ex : Combretum sp.).
Pour désigner les sous-espèces, variétés ou formes, un troisième nom latin est ajouté, précédé des abréviations :
ssp. (pour sous-espèce)
var. (pour variété) Ex : Papaver somniferum var. album
1-3. Répétition du nom d'espèce
Dans un texte, si plusieurs espèces du même genre sont citées, le nom du genre peut être abrégé à partir de la deuxième mention. On utilise alors la première lettre du genre (en majuscule) suivie d'un point.
Exemple : Combretum micranthum, C. glutinosum.
1-4. Le nom d'auteur (descripteur)
Le nom d'espèce est souvent suivi du nom entier ou d'une abréviation normalisée du nom de l'auteur qui l'a décrite.
Abréviation : première syllabe suivie de la première lettre de la deuxième syllabe (Ex : Lamark → Lam.).
Si plusieurs auteurs ont le même nom : ajouter l'initiale du ou des prénoms en majuscule (Ex : A. Chev. pour Auguste Chevalier).
Pour les botanistes très connus, un sigle est utilisé (Ex : L. pour Linné ; DC pour De Candolle).
1-5. La loi d'antériorité
Selon cette loi, le nom du genre ou de l'espèce est celui sous lequel la plante a été décrite pour la première fois. Les autres noms donnés ultérieurement deviennent des synonymes.
Exemple : Parmi Combretum altum (1925) Guill. et Perr. et Combretum micranthum (1924) G.Don., le nom valide est Combretum micranthum car décrit en premier.
2. La Famille
a. Règle générale
Le nom d'une famille est généralement formé par la racine du genre le plus caractéristique, suivie de la désinence aceae ou "acées".
Exemple : Rosa → Ros + aceae → Rosaceae
Exemple : Combretum → Combret + aceae → Combretaceae
b. Cas particuliers
Certaines familles avec la désinence aceae dérivent leur nom différemment de la règle générale.
Exemple : Bombax → Bombacaceae (transformation du 'x' en 'c').
Exemple : Papaver → Papaveraceae (pas de désinence latine).
Exemple : Borrago → Borraginaceae (règle appliquée au génitif : Borraginis).
c. Exceptions
Plusieurs familles ont des noms traditionnels bien établis par l'usage, bien qu'elles aient reçu de nouveaux noms pour se conformer à la convention aceae. Voici quelques correspondances :
Nom usuel | Nom botanique (règle aceae) |
Composées | Asteraceae |
Papilionacées | Fabaceae |
Crucifères | Brassicaceae |
Palmiers | Arecaceae |
Ombellifères | Daucaceae ou Apiaceae |
Labiées | Lamiaceae |
Graminées | Poaceae |
Cupulifères | Fagaceae |
III. Intérêt Thérapeutique des Plantes
1. Notion de Phytochimie
Les plantes synthétisent une multitude de molécules organiques regroupées en deux types de métabolisme :
Métabolisme primaire
Implique des molécules essentielles à la vie et à la croissance de la plante.
Acides aminés
Amidon
Cellulose
Chlorophylle, etc.
Ces composés sont également des matières premières indispensables à la vie animale (alimentation, construction, textiles, etc.).
Amidon : Glucide de réserve principal, présent dans les céréales (Blé, Riz, Maïs) et la pomme de terre.
Sucres : Ex: Saccharose (glucose + fructose) de la Canne à sucre et Betterave à sucre.
Cellulose : Chaînes de glucose, matière organique la plus abondante sur Terre. Très résistante, elle est une source de :
Fibres textiles (coton, lin, chanvre).
Pâte à papier.
Textiles artificiels (viscose).
Éponges végétales.
Lipides : Provenant de plantes à huiles (Soja, Colza, Tournesol, Arachide, Olivier).
Caoutchouc naturel : Obtenu à partir du latex de l'hévéa.
Métabolisme secondaire
Produit des molécules non indispensables à la survie directe de la plante, mais cruciales pour son adaptation à l'environnement (défense, protection). C'est un métabolisme caractéristique du monde végétal, avec environ 40 000 structures chimiques connues.
Composés phénoliques ou aromatiques
Caractérisés par la présence d'un cycle aromatique et d'un ou plusieurs groupes -OH.
Acides phénoliques : Exemples : Acide salicylique, Acide vanillique.
Coumarines : Ex : Furanocoumarines (furocoumarines) ou bergaptène, trouvées chez les Apiacées. Peuvent provoquer des phénomènes de photosensibilisation.
Flavonoïdes : Très répandus, surtout dans les fleurs et fruits des végétaux supérieurs, souvent sous forme d'hétérosides.
Sous-classes :
Flavones : incolores à jaunâtres ; se trouvent dans les fleurs blanches/jaunes.
Flavanols.
Isoflavones : spécifiques des feuilles des Fabacées, comme dans les graines de Soja.
Anthocyanes : pigments responsables des couleurs roses à bleues/violacées des fleurs et fruits (géraniums, cerises, raisins).
Tanins : présents dans les fruits, le vin, et les écorces d'arbres.
Lignines : Parfois considérées comme appartenant au métabolisme primaire. Deuxième biomasse en quantité après la cellulose. Elles confèrent leur rigidité aux tissus (bois, noyaux de fruits).
Composés terpéniques
Dérivés de l'isoprène (). Plusieurs sous-classes selon le nombre d'unités isopréniques :
: Monoterpènes (ex : menthol, camphre).
: Sesquiterpènes (ex : acide abscissique, artémisine).
: Diterpènes (ex : acides résiniques des Conifères).
: Triterpènes (ex : phytostérols).
: Tétraterpènes (ex : caroténoïdes comme le carotène, lycopène).
Polyterpènes : Plus de 40 carbones (jusqu'à 5 000 unités isoprènes), comme le caoutchouc naturel du latex d'Hevea brasiliensis ou le latex de Sapotillier (chewing-gum).
Alcaloïdes
Substances caractérisées par :
La présence de groupes azotés.
Une réaction alcaline.
Des propriétés pharmacologiques fréquentes, mais souvent associées à une forte toxicité.
Ils sont principalement rencontrés chez les Angiospermes Dicotylédones :
Solanacées : atropine, solanine, nicotine, hyoscyamine.
Papavéracées : morphine, codéine, papavérine.
Également chez certaines Monocotylédones comme les Liliacées (colchicine).
Glucosinolates
Leur hydrolyse libère du glucose et des composés soufrés volatils à forte odeur piquante. Fréquents chez les Brassicacées.
Exemple : Glucotropaeoline (Chou), Sinigroside (Moutarde noire).
Hétérosides cardiotoniques ou cardiotoxiques
La génine (partie non glucidique) de ces hétérosides est un alcaloïde ou un terpène ayant une action spécifique sur le cœur.
Exemple : Digoxine (Digitale pourpre), Convalatoxine (Muguet), Oléandrine (Laurier rose).
Hétérosides cyanogènes ou cyanogéniques
Leur hydrolyse libère de l'acide cyanhydrique (HCN). Ce processus implique l'action d'une enzyme sur l'hétéroside, libérant du sucre et du HCN.
Fréquents chez les Rosacées :
Prunasoside (Laurier cerise).
Amygdaloside (Amandes amères, graines d'haricots, de pêche, de prune).
Les métabolites secondaires peuvent être stockés dans différentes parties de la plante : dans la paroi squelettique (lignines), les vacuoles (flavonoïdes, alcaloïdes, hétérosides) ou des organites spécialisés comme les chromoplastes (caroténoïdes).
2. De la plante au médicament
Les plantes sont à l'origine de la plupart des médicaments. De nombreuses espèces végétales sont inscrites dans les pharmacopées modernes (ex: 562 espèces dans la Pharmacopée française en 2013, une cinquantaine dans la Pharmacopée ouest-africaine en 2012).
Plusieurs métabolites secondaires possèdent des propriétés biologiques variées :
Activité au niveau du système nerveux : Ex. Alcaloïdes (morphine).
Activité au niveau du muscle cardiaque : Ex. Hétérosides cardiotoniques (digoxine).
Activité antiseptique : Ex. Huiles essentielles (mono- et diterpènes).
Activité antipaludique : Ex. Alcaloïdes (quinine), Sesquiterpènes (artémisine).
Activité anticancéreuse : Ex. Diterpènes (paclitaxel et dérivés), Vincristine, Vinblastine (Cathanranthus roseus).
Activité antioxydante et anti-inflammatoire : Ex. Composés phénoliques (anthocyanes, flavonols).
La découverte des vertus thérapeutiques des plantes est souvent le résultat d'enquêtes ethnobotaniques et ethnopharmacologiques, étudiant les médecines traditionnelles.
Étapes de l'obtention d'un médicament à partir d'une plante
Identification botanique précise de la plante.
Analyses chimiques structurales des composés actifs.
Modifications structurales éventuelles pour améliorer l'efficacité ou réduire la toxicité.
Obtention de la molécule active pure.
Autorisation de Mise sur le Marché (AMM).
Finalisation du médicament en une spécialité.
Autres utilisations des substances naturelles
Colorants naturels : Caroténoïdes (E160 a,b,c,d,e,f ; E161 b, g), Anthocyanes (E163), Bétalaïnes (E162 : rouge de betterave).
Insecticides naturels : Roténone (isoflavone), Nicotine (alcaloïde), Pyréthrines (terpénoïdes).
Botanique Médicale : Notions Essentielles
I. Définition et Branches de la Botanique
La Botanique est la science de l'étude des végétaux.
Deux grandes catégories :
Botanique générale : Étudie les végétaux pour eux-mêmes.
Taxonomie (ou Taxinomie) : Description des caractères diagnostiques et différentiels des espèces.
Systématique : Dénombrement, classification des taxons et leurs liens de parenté.
Morphologie végétale : Description des organes et parties végétales.
Histologie végétale : Étude des tissus végétaux.
Physiologie végétale : Étude du fonctionnement des processus vitaux des plantes.
Géobotanique : Rapports entre le globe terrestre et les végétaux.
Pathologie végétale : Étude des maladies des plantes.
Botanique appliquée : Se concentre sur l'aspect utilitaire des végétaux.
Botanique pharmaceutique (Pharmacognosie) : Étude des plantes médicinales.
Botanique agricole (Agronomie) : Sélection et amélioration des plantes cultivées.
Horticulture : Culture de légumes, fleurs, arbustes, arbres fruitiers et d'ornement.
II. Systématique et Taxonomie des Plantes
La Systématique est une branche de la biologie qui décrit, reconnaît et classe les espèces selon leurs caractéristiques et liens de parenté.
Elle inclut la Phylogénétique (étude des liens de parenté) et la Taxonomie.
La Taxonomie (ou Taxinomie) est la science des lois de nomenclature et de classification des organismes vivants en taxons.
Unités systématiques (du général au spécifique) :
Règne : se termine par *bionta*.
Embranchement (division ou phylum) : se termine par *phyta*.
Sous-embranchement : *phytina*.
Classe : *opsida* (pour les algues : *phyceae*).
Sous-classe : *idae* (pour les algues : *phycidae*).
Ordre : *ales*.
Famille : *aceae* ou acées.
Genre.
Espèce.
III. Règles d'Écriture des Noms d'Espèces
1. L'appellation binominale (ou binomiale ou binaire)
Principe : Chaque espèce est désignée par deux mots latins :
Le 1er mot est le nom de genre (toujours en majuscule à la première lettre).
Le 2ème mot est le nom d'espèce.
Exemples : Adansonia digitata, Papaver somniferum.
Règles d'écriture (CRITICAL) :
Écrit en italiques.
Pas d'accents sur les noms latins.
Si le nom d'espèce est composé, les termes sont reliés par un trait d'union (Ex : Hibiscus rosa-sinensis).
Ne pas entrelacer les lettres.
Ne jamais séparer les termes du nom d'espèce (pas de coupure de ligne).
En cas de doute sur l'espèce : écrire le nom du genre suivi de sp. (Ex : Papaver sp.).
Pour sous-espèces, variétés, formes : ajouter un 3ème nom latin précédé de ssp., var. (Ex : Papaver somniferum var. album).
Répétition du nom d'espèce : Le nom de genre peut être abrégé (première lettre majuscule suivie d'un point) à partir de la 2ème citation dans un texte. (Ex : Combretum micranthum, C. glutinosum).
Nom d'auteur (descripteur) : Le nom d'espèce doit être suivi du nom entier ou abrégé de l'auteur.
Ex: Lamark → Lam.
Botanistes célèbres : L. (Linné), DC (De Candolle).
Loi d'antériorité : Le nom le plus ancien est prioritaire ; les autres deviennent des synonymes.
2. Noms de Famille
Règle générale : Racine du genre le plus caractéristique + désinence "*aceae*" ou "acées".
Ex : Rosa → Rosaceae ; Combretum → Combretaceae.
Cas particuliers : Désinence *aceae* mais obtention du nom différente (Ex : Bombax → Bombacaceae (x en c), Papaver → Papaveraceae (pas de désinence latine)).
Exceptions (noms usuels et leurs correspondances officielles) :
Nom usuel
Correspondance officielle
Composées
Asteraceae
Papilionacées
Fabaceae
Crucifères
Brassicaceae
Palmiers
Arecaceae
Ombellifères
Daucaceae ou Apiaceae
Labiées
Lamiaceae
Graminées
Poaceae
Cupulifères
Fagaceae
IV. Intérêt Thérapeutique de la Botanique (Phytochimie et Médicaments)
1. Notion de Phytochimie – Métabolismes Végétaux
Métabolisme primaire : Molécules indispensables à la vie végétale.
Ex : amidon, cellulose, acides aminés, chlorophylle.
Métabolisme secondaire : Molécules non indispensables à la vie végétale, spécifiques au monde végétal, pour l'adaptation et la défense (environ 40 000 structures connues).
Composés phénoliques ou aromatiques :
Noyau aromatique avec groupe OH.
Acides phénoliques (Ex : Acide salicylique, Acide vanillique).
Coumarines (Ex : Furanocoumarines - Bergaptène chez les Apiacées - peuvent provoquer photosensibilisation).
Flavonoïdes : Dans feuilles, fleurs, fruits. Souvent sous forme d'hétérosides.
Sous-classes : Flavones (jaunâtres), Flavanols, Isoflavones (Fabacées, graines de Soja), Anthocyanes (du rose au bleu violacé), Tanins (fruits, vin, écorces).
Lignines : 2ème biomasse après la cellulose. Rigidifient les tissus (bois).
Composés terpéniques : Dérivés de l'isoprène (C5H8).
C10 : Monoterpènes (menthol, camphre).
C15 : Sesquiterpènes (artémisine).
C20 : Diterpènes (acides résiniques des Conifères).
C30 : Triterpènes (phytostérols).
C40 : Tétraterpènes (caroténoïdes - carotène, lycopène).
Polyterpènes (plus de C40) : dans le latex (caoutchouc naturel de Hevea brasiliensis).
Alcaloïdes : Substances azotées, réaction alcaline, propriétés pharmacologiques et toxicité fréquentes.
Principalement chez les Dicotylédones Angiospermes.
Ex : Solanacées (atropine, nicotine), Papaveracées (morphine, codéine), Liliacées (colchicine).
Glucosinolates : Hydrolyse libérant des composés soufrés volatils. Fréquents chez les Brassicacées (Chou, Moutarde noire).
Hétérosides cardiotoniques (ou cardiotoxiques) : Génine à action spécifique sur le cœur.
Ex : Digoxine (Digitale pourpre), Convalatoxine (Muguet), Oléandrine (Laurier rose).
Hétérosides cyanogènes (ou cyanogéniques) : Hydrolyse libérant de l'acide cyanhydrique (HCN). Fréquents chez les Rosacées (Prunasoside, Amygdaloside).
2. De la Plante au Médicament
Les plantes sont à l'origine de la plupart des médicaments (Ex : 562 espèces végétales dans la Pharmacopée Française 2013).
Activités biologiques des métabolites secondaires :
Système nerveux : Alcaloïdes (morphine).
Muscle cardiaque : Hétérosides cardiotoniques (digoxine).
Antiseptique : Huiles essentielles (monoterpènes, diterpènes).
Antipaludique : Alcaloïdes (quinine), Sesquiterpènes (artémisine).
Anticancéreuse : Diterpènes (paclitaxel), Vincristine, Vinblastine (Cathanranthus roseus).
Antioxydante et anti-inflammatoire : Composés phénoliques (anthocyanes, flavonols).
Découverte des vertus souvent basée sur l'ethnobotanique et l'ethnopharmacologie.
Étapes d'obtention d'un médicament à partir d'une plante :
Identification botanique.
Analyses chimiques structurales.
Modifications structurales.
Obtention de la Molécule active pure.
Autorisation de Mise sur le Marché (AMM).
Commercialisation de la Spécialité = médicament.
V. Autres Intérêts des Plantes
Matières premières indispensables à la vie animale et à de nombreux domaines (alimentation, construction, textiles, colorants).
Amidon : Principal glucide de réserve (céréales, pomme de terre).
Sucres : Saccharose (canne à sucre, betterave).
Cellulose : Glucide le plus abondant sur terre, très résistante.
Utilisations : fibres textiles (coton, lin), pâte à papier, textile artificiel (viscose), éponges végétales.
Lipides : Plantes à huiles (soja, colza, tournesol, arachide, olivier).
Caoutchouc naturel : À partir du latex de l'hévéa.
Colorants naturels : Caroténoïdes (E160), Anthocyanes (E163), Bétalaïnes (E162, rouge de betterave).
Insecticides naturels : Roténone, nicotine, pyréthrines.
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