Les plantes à polysaccharides PDF 2024/2025

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P2 UE05-Pharmacognosie Q 15/01/2025 15H30 à 17H30 L2 Pharma Pr. Bun Sok Siya 2024/2025 Les plantes à polysaccharides RT : Clara LIEBE / Marc VAN CALKER RL : Klervi Testard Ronéo n°02 Nombres de pages : 11 p Plan du cours I. Introduction........................................................................................................................ 2 II. Les polyholosaccharides homogènes neutres................................................................. 3 A. Glucosanes.................................................................................................................. 3 a. Les amidons.................................................................................................................. 3 b. La cellulose................................................................................................................... 3 B. Fructosanes................................................................................................................. 4 a. L’inuline......................................................................................................................... 4 III. Les polyholosaccharides hétérogènes neutres ou acides............................................ 4 A. Les gommes................................................................................................................ 4 a. Glucuroniques............................................................................................................... 5 b. Galacturoniques............................................................................................................ 5 c. Gomme de Sterculia..................................................................................................... 6 B. Mucilages..................................................................................................................... 7 a. Mucilages acides........................................................................................................... 7 b. Mucilages neutres......................................................................................................... 9 IV. Les pectines.................................................................................................................. 10 Page 1 sur 12  UE05-Pharmacognosie I. Introduction Nous allons voir plusieurs espèces végétales (plantes) qui vont fournir des matières premières dans : l’industrie pharmaceutique, cosmétique ou encore agro-alimentaire. Voici des exemples de drogues végétales qui donnent des matières premières qui vont être utilisé souvent comme excipient. En haut à droite il y a le coton. En bas à gauche il y a le lin. En bas à gauche, c’est une algue brune, le fucus. En haut à gauche il y a la gomme arabique. Ces plantes fournissent comme matières premières, les métabolites primaires : les polysaccharides. Les polysaccharides appartiennent au type de métabolisme primaire. Les caractéristiques du métabolisme végétal primaire sont qu’ils sont essentiels à la survie, synthétisés en grande quantité, sont retrouvés dans l’ensemble des êtres vivants. Qu’est-ce qu’un polysaccharide ? On va parler de polysaccharide, ou de polyoside ou de polyholoside. Ce sont des synonymes. Un polysaccharide résulte de la condensation de plusieurs molécules d’oses. En fonction du nombre d’oses qui constitue ces polysaccharides, il y a différentes dénominations : - entre 2 et 10 oses, on va parler plus précisément d’oligosaccharides. - au-dessus de 10, on va parler au sens large de polysaccharides ou de glycanes. En fonction de la nature des oses qui vont constituer ces polysaccharides, il y a également différentes appellations : - s’ils sont constitués d’oses identiques, on va parler de polysaccharides ou polyholosides homogènes. - s’ils sont constitués d’oses différents, on va parler de polyholosides hétérogènes. Les polyholosides homogènes ou hétérogènes peuvent être linéaires ou ramifiés. Ces métabolites primaires que l’on retrouve dans l’ensemble des êtres vivants, ont une distribution quasi-universelle pour ces composés. Ils assurent un certain nombre de fonctions vitales chez tout être-vivant, notamment chez les espèces végétales, ils vont participer, contribuer à la rigidité des parois cellulaires. Les polysaccharides constituent une forme de stockage de l’énergie (exemple de polysaccharide : l’amidon). Ce sont des molécules qui ont un poids moléculaire qui est assez élevé, ils sont peu solubles voire insolubles dans l’eau. En solution ils forment : - des pseudo-solutions - des solutions colloïdales (suspension de particules fines qui va former une préparation homogène sous forme liquide ou semi-solide) - des gels (réseau macromoléculaires tridimensionnel qui va retenir à l’intérieur de ces mailles les liquides) Page 2 sur 12  UE05-Pharmacognosie II. Les polyholosaccharides homogènes neutres Homogènes veut dire qu’ils sont constitués des mêmes sucres, mêmes molécules d’oses. A. Glucosanes Ils sont composés de molécules de glucose. On va voir l’amidon et la cellulose, qui sont les principaux polysaccharides dans le règne végétal. a. Les amidons C’est la principale source de réserve glucidique pour les espèces végétales. C’est la principale source d’énergie pour les végétaux et pour les Hommes, c’est une source de sucres lents. L’amidon est constitué de deux types de polysaccharides : 30% d’amylose (chaînes linéaires de glucoses) et 70% d’amylopectine (glucoses sous forme de chaines ramifiées). On peut les retrouver dans différents organes végétaux, comme dans les racines (manioc), dans les graines (maïs, blé, riz…), dans les tubercules (pomme de terre). Il y a donc différents types d’amidon : l’amidon de blé, de maïs, de riz, de pomme de terre, qui sont inscrits avec des monographies à la pharmacopée européenne. Les plus utilisés étant ceux extraits du maïs ou de pomme de terre. Dans le domaine de la pharmacotechnie, on peut utiliser l’amidon comme diluant pour assurer une certaine dilution du principe actif pour atteindre une masse ou un volume suffisant pour la formulation de la forme galénique, ou comme liant/agglutinant qui va permettre l’agglomération de particules pour la fabrication de granulés ou comprimés ou encore de désintégrant pour faciliter la désagrégation pour permettre de libérer la substance active. Dans l’industrie chimique, les amidons servent de réactions de base, par hydrolyse acide ou enzymatique de l’amidon permet la production de glucose. A partir de la dégradation de l’hydrolyse de l’amidon on peut obtenir des maltodextrines (peuvent servir d’excipients), des dextrines (pour la fabrication de polyols), des polyols (dérivent des molécules d’oses), ou encore des glucoses. L’amidon se présente visuellement sous forme de grains qui peuvent être isolés ou bien regroupés par 2 ou 3. b. La cellulose C’est le biopolymère le plus universel. C’est la condensation de plusieurs molécules de glucose sous forme de polymères linéaires qu’on retrouve sous le nom de glucosane en termes de structure. La cellulose est l’un des principaux éléments de soutien des végétaux, qu’on va retrouver dans la paroi végétale. C’est un constituant majoritaire du bois. Cette cellulose, ce polysaccharide, ce glucosane est très abondant dans les fibres textiles comme le coton, le jute, le chanvre (son nom en provençale a donné son nom à la Cannebière, son nom latin est le Cannabis sativa, on le cultivait pour faire des tissus et les cordages pour les bateaux), le lin. La cellulose est obtenue de la délignification du bois ou à partir des graines de coton qui sont entourés de fibres riches en celluloses (95% de celluloses). La cellulose fait partie des fibres alimentaires et a un effet laxatif de lest (gonfle en présence d’eau), comme le son de blé. Elle est aussi retrouvée dans des produits diététiques et alors est utilisée dans les régimes hypocaloriques, dans la production de cotons hydrophiles et comme ouate chirurgicale (à partir de fibres extraites du bois). A partir de la cellulose, composé hydroxylé, qui est plutôt insoluble dans l’eau et qui en présence d’eau forme des gels, on peut obtenir des dérivés qui sont eux solubles dans l’eau comme la méthylcellulose, l’hydroxypropylméthylcellulose, et la carboxyméthylcellulose. Ils servent de substituants synthétiques des gommes naturelles en pharmacotechnie. Page 3 sur 12  UE05-Pharmacognosie Enfin, la carboxyméthylcellulose, par son pouvoir d’absorption de l’eau, sert dans une classe de pansements à haut pouvoir d’absorption. B. Fructosanes Ils sont composés de molécules de fructose. a. L’inuline On peut la retrouver dans le topinambour et le salsifis. On la retrouve également dans certaines plantes qui appartiennent à la famille des Astéracées, plus particulièrement dans les organes souterrains, comme dans les racines de chicorée ou de pissenlit. Ces plantes font parties des plantes à action diurétiques. L’inuline fait également partie des pré-biotiques, elle va être dégradée par le microbiote intestinal, et va aider à la prolifération de certains types de bactéries au niveau du colon. III. Les polyholosaccharides hétérogènes neutres ou acides On va retrouver les gommes, les mucilages et les pectines. A. Les gommes Parmi les polysaccharides hétérogènes acides il y a les gommes. Les gommes sont des exsudats de plantes qui vont durcir par dessiccation, on parle de gommose, c’est une exultation, un écoulement à l’extérieur du végétal qui correspond à la gomme. Ce sont des composés, des déviations métaboliques qui sont obtenus souvent à la suite à une agression du végétal, qui peut être agression bactérienne, insectes, climatiques… Les gommes peuvent se présenter sous la forme de gommose et va dépendre du type de traumatisme ou d’attaque. Si c’est à la suite d’une écorce, ça va se présenter sous forme de masse globuleuse, à la suite d’une incision, on va avoir sous forme laminée, ou encore à la suite d’une piqure ça sera sous forme vermiculée. Elles sont translucides, et parfois colorées, s’il y a présence d’impuretés les plus translucides sont les plus appréciées en recherche. En présence d’eau, ces gommes peuvent former des solutions colloïdales ou des gels. De manière générales, les gommes sont peu ou pas soluble dans l’eau, sauf la gomme arabique qui est soluble dans l’eau et qui va présenter une forte adhésivité qui va être intéressante en fonction de leur constitution. On va avoir une certaine viscosité chez les autres gommes qui vont former des suspensions dispersibles dans l’eau et des pseudo solutions avec une viscosité élevée. Ces gommes, ces polysaccharides hétérogènes acides, par hydrolyse acide à chaud vont libérer des molécules d’oses qui les constituent et différents types d’acide uronique. En fonction du type d’acide uronique qui constitue les polysaccharides qui sont dans ces gommes, on peut classer les gommes en gomme glucuronique (gomme arabique), ou galacturonique. Page 4 sur 12  UE05-Pharmacognosie a. Glucuroniques - Gomme arabique (connaître nom latin de la plante et sa famille botanique pour le TP) Cette gomme est obtenue soit par écoulement naturelle, soit par incision du tronc des branches d’Acacia senegal, que l’on retrouve au Soudan (qui est 1er sur le marché de la gomme arabique) ou d’Acacia seyal. Les conditions climatiques sèches favorisent la production de gomme arabique à partir de l’acacia. Elle se présente sous forme de masse globuleuse blanche, jaune ou faiblement ambrées. Elle est constituée de façon majoritaire par un polysaccharide qui est constitué d’une chaîne de galactose avec des ramifications de chaînes d’arabiose, de rhamnose ou d’acide glucuronique. A côté de cette structure, dans les gommes, on des traces de tannins (métabolites secondaires de la superfamille des polyphénols) et d’enzymes qui expliquent l’incompatibilité des gommes arabique avec la morphine et les senn osides. Comme dit précédemment, elle est très soluble dans l’eau et a donc un haut pouvoir adhésif. C’est une drogue très chère et donc assez fraudée, donc pour limiter ça le contrôle de la monographie analytique, de contrôle dans la pharmacopée européenne est donc très important : CCM (pour identifier les oses constitutifs), hydrolyse, perte à la dessiccation (10 à 12%, 15 à 20% pour la gomme arabique) pour vérifier la qualité du séchage. Ce sont des contrôles qualité des drogues végétales. On l’utilise largement en pharmacotechnie (liant, stabilisant, gommage). Elle est également utilisée dans l’alimentaire car elle fait partie des agents texturant, stabilisant, émulsionnant. C’est un composé parfaitement atoxique. b. Galacturoniques - Gomme adragante Page 5 sur 12  UE05-Pharmacognosie La gomme adragante correspond à la gommose qui va s’écouler de façon naturelle ou par incision du tronc, des branches d’Astragalus gummifer ou d’autre plante de genre Astragalus. Elle se présente sous forme de feuillets ou de rubans minces aplatis, blanc à jaune pâle. Elle est constituée de deux polysaccharides : de tragacanthine de 30 à 40% qui est neutre et de bassorine 60 à 70% qui est acide. Dans la bassorine on va retrouver une condensation de xylose, de fucose, de galactose et l’acide galacturonique. Cette gomme est peu soluble dans l’eau mais elle est capable de former des gels du fait de sa viscosité très élevée. C’est une gomme relativement chère, d’où l’importance de contrôle à la pharmacopée européenne. Dans le cadre de la pharmacotechnie, on l’utilise comme stabilisant des suspensions et émulsions, en pharmacie ou en cosmétologie. Par rapport à son coût, elle est souvent remplacée par la gomme karaya, la gomme xanthane, ou les gommes alginates. D’un point de vue alimentaire la gomme adragante est utilisée comme agent épaississant (E413). - Gomme de Sterculia La gomme de Sterculia a une monographie à la pharmacopée française. C‘est une gommose qui est obtenue à partir d‘arbre du genre Sterculia qui appartiennent à la famille des Malvaceae. On retrouve en Afrique Sterculia tomentosa sous le nom de Gomme M‘Bep. En Inde on retrouve Sterculia urens, sous le nom de Gomme karaya. Elle est utilisée dans un certain nombre de médicaments ou de compléments alimentaire comme excipient. Le nom de gomme karaya et de gomme de Sterculia sont des synonymes. Cette gommose, ce présente sous forme de morceau irrégulier, translucide blanc rosé, jaunâtre à brunâtre. Les polysaccharides majoritaires qui la composent sont l‘acide galacturonique, le rhamnose et le galactose. Elle est insoluble dans l‘eau et forme des gels de viscosité très élevé. La monographie de contrôle est inscrite à la pharmacopée française. La gomme de Sterculia est souvent utilisée dans le cadre de la pharmacotechnie comme épaississant et excipient de stabilisant dans certaines émulsions entre autres. Page 6 sur 12  UE05-Pharmacognosie Utilisation thérapeutique : on la retrouve dans la composition du Poly-karaya® ; dans les substances actives on a la gomme karaya et de la polypyrrolidone. La gomme karaya est utilisée pour ses propriétés laxatifs de lest. Les polysaccharides sous formes de gomme ou mucilage, en présence d‘eau, forme des solutions de grandes viscosités, des pseudosolutions ou des gels qui ont tendance à gonfler dans le tube digestif et qui peuvent faciliter le transit intestin. L‘ensemble de ces composés, lorsqu‘ils ont un effet laxatif de type mécanique, sont appelés les laxatifs de lest. Utilisation en diététique : dans les régimes hypocaloriques. En effet, la gomme karaya n‘est pas assimilable et l‘intérêt est donc de diminuer la sensation de satiété. Utilisation en agroalimentaire : comme stabilisant. Elle forme un gel de viscosité élevée avec un fort pouvoir adhésif, pour lequel elle est utilisée comme adhésif des prothèses dentaires. B. Mucilages Les mucilages sont constitués de polysaccharides et correspondent à une manifestation normale du métabolisme des végétaux, où ils sont présents de façon physiologique dans le contenu cellulaire. Ils sont obtenus par extraction en milieu aqueux à chaud. On retrouve soit des mucilages acides ou neutres. Les plantes à mucilage acides sont assez fréquentes et on les retrouve dans les végétaux inférieurs comme dans les algues brunes (ex : Fucus) ou rouges (les algues contiennent de l‘iode) ou bien dans les végétaux supérieurs. Les polysaccharides extrait à partir du Fucus sont soit sous forme de sel d‘alginate, soit d‘acide alginique. a. Mucilages acides Agar-agar ou gélose Ce sont des polyoside/polysaccharides qui sont obtenus à partir de végétaux inférieurs, plus précisément à partir des différentes espèces de Rhodophyceae et principalement du genre Gelidium. Elle est obtenue par le traitement de ces algues dans l‘eau bouillante dans lequel le mucilage est soluble. L‘extrait est filtré à chaud. Après refroidissement, on obtient un filtrat qui correspond aux polysaccharides, donc ici l‘agar- agar/gélose, et qui se présente sous forme de poudre, de rubans ou de flocons incolores. Ces algues rouges sont soit récoltées sur des gîtes naturels, soit cultivées sur des supports artificiels. Elles sont lavées à l‘eau douce pour éliminer les autres sels et séchées au soleil. La majorité de l‘agar-agar correspond à sa structure principale : les galactanes avec deux fractions : l‘agarose (=constitué d‘unité de galactose et d‘anhydrogalactose) et l‘agaropectine qui a en plus des unités de galactose et d‘anhydrogalactose, des esters sulfuriques, donc une majorité de forme sulfatée. Utilisation - En pharmacotechnie comme stabilisant et liant - En thérapeutique comme protecteur de la muqueuse gastrique et pour son effet laxatif de lest - En agroalimentaire comme agit de texture - En bactériologie comme support de culture - Dans le microbouturage, pour la production de végétaux in vitro Carraghénanes ou Carraghénates Ce sont des polysaccharides obtenus à partir de différentes espèces de la grande classe des algues rouges, les Rhodophyaceae, notamment le Carragaheen avec pour nom latin Chondrus crispus, appartenant à la famille des Gigartinaceae. On la retrouve dans les compléments alimentaires ou alors sous le nom de mousse perlée ou mousse d‘Irlande. Page 7 sur 12  UE05-Pharmacognosie Le mucilage est également extrait à partir d‘eau bouillante ou bien à l‘aide de solutions aqueuses alcalines, dans lesquelles ils sont solubles. Ces carraghénanes vont être séparés par la suite par précipitation dans de l‘alcool (généralement du 2-propanol) ou dans du chlorure de potassium. Elle se présente sous forme de poudre blanc crème à jaunâtre. Chondrus crispus est soit obtenue par récolte manuelle, soit sur des cultures artificielles. Les carraghénanes sont constitués de sept galactanes sulfatés. On a donc aussi sept types de carraghénanes, en fonction des molécules de galactose, d‘anhydrogalactose et des différentes formes d‘esters sulfuriques. Utilisation - En pharmacotechnie comme épaississant et stabilisant - En thérapeutique pour la protection des muqueuses (Titanoeine sous forme de crème) et dans la composition de suppositoires. L‘intérêt de leur présence est de former un gel protecteur en milieu humide, notamment dans le cas de pathologies hémorroïdaires - En alimentaire comme gélifiant, stabilisant et pour inhiber la cristallisation des glaces Acide alginique et alginate Issu des algues brunes, notamment du Fucus seratus, appartenant à la classe des Phaeophyceae. Les genres d‘algues utilisés sont : Fucus, Laminaria, Macrocyte et Ascophyllum. On retrouve Fucus seratus en grande quantité en Bretagne. Le Fucus fait partie des drogues végétales qu‘il faudra savoir reconnaître. On peut la reconnaître notamment grâce à son odeur très forte. L‘acide alginique est un mélange d‘acides uroniques, constitué à la fois de résidus d‘acide D-mannuronique et d‘acide D-guluronique. Ce mélange est composé de fractions de polymère de différentes unités : soit des unités qui contiennent uniquement de l‘acide D-mannuronique soit que de l‘acide L-guluronique ou bien une association mixte de ces deux unités. Un thalle : l‘appareil végétatif non différencié des végétaux inférieurs Mode d‘extraction : - Le thalle est séché, pulvérisé et broyé en présence de bicarbonate de sodium et avec de l‘eau à 50°C - On va avoir une extraction du sel d‘alginate de sodium, soluble à chaud - Une filtration - Une première oxydation forte avec de l‘hypochlorite pour blanchir - Un passage avec une solution acide pour obtenir soit de l‘acide alginique insoluble dans l‘eau ou alors sous forme de sel d‘alginate de calcium ou de sodium Page 8 sur 12  UE05-Pharmacognosie Utilisation de l‘acide alginique : - En pharmacotechnie comme agent liant, agglutinent ou comme agent désintégrant Utilisation de l‘alginate de sodium : - En pharmacotechnie comme épaississant et stabilisant - En thérapeutique en association avec le bicarbonate de sodium dans la spécialité du Gaviscon, notamment dans le RGO (reflux gastro-œsophagien) qui permet de diminuer l‘acidité du pH gastrique et de former un gel protecteur en milieu humide permettant de diminuer le reflux œsophagien Tous ces mucilages vont soit former des solutions colloïdales, soit des gels qui auront tendances à gonfler. Utilisation de l‘alginate de calcium : - Dispositifs médicaux : dans les compresses, la prise en charge des escarres, des ulcères variqueux, des plaies traumatiques ou des brûlures On retrouve le Fucus aussi sous le nom de Varech. Elle possède une monographie HMPC (Herbal Medicinal Products Committee, ou Comité de médicaments à base de plantes). C‘est un organe de l‘Agence Européenne des Médicaments et qui élabore un certain nombre de monographie communautaire qui précise des éléments sur l‘utilisation thérapeutique des plantes médicinales. La plupart sont en anglais et on les utilisera en TP. Ces monographies communautaires HMPC spécifient une indication thérapeutique. Ainsi elle indique une utilisation comme adjuvant à un régime hypocalorique pour le Fucus/Varech et comme laxatif à effet de lest. On retrouve ces mucilages chez les végétaux inférieurs (algues) et chez les végétaux supérieurs comme par exemple dans les fleurs de mauves et les racines de guimauve. Tous les organes végétaux très riches en mucilage ont des propriétés adoucissantes ou émollientes utilisées surtout en cosmétique. Les graines riches en mucilage sont notamment ceux de Lin* (Linum usitatissimum L.), les graines de plantes appartenant à la famille des Plantaginaceae et au genre Plantago, avec le Psyllium* et l‘Ispaghul*. *= à savoir reconnaître en TP Toutes les graines très riches en mucilages, font partie des laxatifs à effet de lest. b. Mucilages neutres Galactomannanes Ils correspondent à une association de galactose et de mannose. Ils sont contenus dans les graines des plantes appartenant à la famille des Fabaceae, comme par exemple la graine du caroubier (Ceratonia silique). Le nom commercial de ce mucilage est la gomme de caroube. Mais du point de vue physiologique c‘est bien un mucilage. On l’obtient à partir de l‘albumen de la graine du caroubier. Utilisation - En thérapeutique : en cas de vomissements du nourrisson ou de diarrhées - En diététique pour ces propriétés inassimilables et de diminution de la satiété dans les régimes hypocaloriques - En alimentaire dans certains produits lactés (E410) Anecdote : la graine du caroubier a la caractéristique d‘avoir un poids très homogène (200mg) et elle est à l‘origine de l‘unité du carat Page 9 sur 12  UE05-Pharmacognosie Le mucilage qui contient des galactomannanes est aussi obtenu à partir du Guar (la gomme Guar) qui provient de la plante de la famille des Fabaceae, avec le nom latin Cyamopsis tetragonoloba et qui est obtenu à partir de l‘albumen de la graine broyée. Utilisation : - En diététique en cours d‘étude : pour diminuer la glycémie et de cholestérolémie, en baissant l‘absorption intestinal du glucose et du cholestérol - En cosmétologie comme épaississant et stabilisant des suspensions - En agro-alimentaire comme stabilisant des crèmes Glucomannanes C’est une association de glucose et de mannose. Elle est obtenue à partir d‘une plante utilisée en Asie: le Konjac. Le tubercule est coupé, séché et pulvérisé pour extraire les glucomannanes. Utilisation : - En diététique pour contribuer à la perte de poids grâce à sa propriété de formation de gel dans le tube digestif qui diminue la sensation de faim - En cosmétologie IV. Les pectines Les pectines sont des polysaccharides exclusivement d‘origine végétale. Exemple : les fruits (pamplemousse, citron, orange, pomme, pêche, abricot), dans les racines (carottes, betterave). Les pectines font partie des fibres alimentaires avec la cellulose. En effet, on la retrouve dans la paroi cellulaire des végétaux. Elle est constituée de polysaccharides, avec des unités d‘acide galacturonique en chaînes linéaires de différentes unités. On parle d‘acide polygalacturonique ou aussi appelé acide pectique. Leurs fonctions d’acide carboxylique peuvent être estérifiées et cela va définir un degré de méthylation. Si ce nombre est >50% on parle de pectine hautement méthylé qui a la caractéristique de pouvoir se gélifier en présence de saccharose. Une caractéristique largement utilisée dans le domaine alimentaire (ex : confiture). Les pectines faiblement méthylé (