Substances Naturelles Terpéniques PDF

2 Substances naturelles terpéniques I- Terpènes : généralités et définitions A- Présentation ⚫ Plus vaste groupe de substances naturelles identifiées (>80 000 molécules décrites). ⚫ Grande importance en pharmacie, parfumerie… ⚫ Essentiellement dans le règne végétal… mais aussi dans le règne anima...

2 Substances naturelles terpéniques I- Terpènes : généralités et définitions A- Présentation ⚫ Plus vaste groupe de substances naturelles identifiées (>80 000 molécules décrites). ⚫ Grande importance en pharmacie, parfumerie… ⚫ Essentiellement dans le règne végétal… mais aussi dans le règne animal (phéromones chez les insectes, molécules de défenses chez les invertébrés marins…). B- Définitions, diversité chimique (1) Motif structural de base origine biogénétique commune : unité à 5 carbones (2) Définitions ⚫ Terpènes : résultent de l’association de plusieurs unités « isopréniques ». ⚫ Classification des terpènes : – selon le nombre d’unités en C5 – ⚫ Quelques caractéristiques moléculaires :  molécules acycliques ou le plus souvent cycliques :  souvent également fonctionnalisées par des hétéroatomes (surtout des oxygènes) : 2- Substances naturelles terpéniques 2e année – 2022-2023 2 ⚫ Terpénoïdes  substances naturelles comportant une partie d’origine terpénique : exemple : paclitaxel (DCI, TAXOL®, anticancéreux) ⚫ Stéroïdes : composés caractérisés par la présence d’un système tétracyclique = « noyau stéroïdique » ⚫ Remarque : les terpènes sont souvent produits sous forme de mélanges complexes (huiles essentielles, résines…). Exemple : terpène de la sève de pin (Pinus spp. Pinaceae) II- Éléments de biosynthèse des terpènes A- Les unités en C5 de base : « isoprène activé » ⚫ Unités biochimiquement actives dans la biosynthèse des terpènes = diméthylallyl diphosphate (DMAPP) et isopentényl diphosphate (IPP)1. ⚫ Biosynthèse de l’IPP et du DMAPP :  2 voies (animaux/champignons : voie mévalonique ; végétaux/bactéries : + voie MEP) 1 Le groupement « PP » sur les structures signifie « diphosphate ». Dans les acronymes DMAPP et IPP, « PP » désigne « pyrophosphate » : c’est un terme désuet que l’on rencontre encore souvent dans les ouvrages et auquel on doit préférer aujourd’hui le terme « diphosphate ». Les termes les plus corrects en français devraient d’ailleurs être « diphosphate de diméthylallyle » et « diphosphate d’isopentényle ». 2- Substances naturelles terpéniques ⚫ Deux voies convergentes : ⚫ Une vue détaillée de la voie mévalonique : 2e année – 2022-2023 3 2- Substances naturelles terpéniques ⚫ Une vue détaillée de la voie « MEP » : 2e année – 2022-2023 4 2e année – 2022-2023 2- Substances naturelles terpéniques 5 ⚫ Vue d’ensemble  les précurseurs du métabolisme primaire : ⚫ Réactivités fondamentales de l’IPP et du DMAPP : Évolution du cation allylique : ⚫ Transfert d’unités en C5 (unités prényle) = « réaction de prénylation » sous l’influence de « prényltransférases ». ⚫ Compartimentation chez les végétaux : voir page suivante. C- Les précurseurs linéaires des terpènes ⚫ Dimérisation en géranyl diphosphate : – enzymes impliquées : prénylprényltransférases (= prényl élongases) – 2- Substances naturelles terpéniques ⚫ Structure des précurseurs linéaires fondamentaux : 2e année – 2022-2023 6 2- Substances naturelles terpéniques 2e année – 2022-2023 7 D- Origine de la diversité des terpènes ⚫ Rôle clé d’une classe d’enzymes : les terpènes cyclases = terpènes synthases → polyisoprène flexible  cyclisations multi-étapes en cascade mais en une opération ; → initiation par la formation d’un carbocation réactif ; - 3 modes - → aspect thermodynamique : - (poly)cyclisation favorisée ; - les carbocations tendent à perdre un proton avant les réarrangements ; - « catalyse négative » (stabilisation des espèces réactives). ⚫ Schéma général de la biosynthèse des terpènes (au sens strict), un processus en 2 phases à partir des précurseurs linéaires : 2- Substances naturelles terpéniques 2e année – 2022-2023 ⚫ Extension aux situations impliquant les unités prényle : Exemple de prénylation de protéines : farnésylation post-traductionnelle de protéines  Indispensable pour compléter vos connaissances : terpènes, chimie organique UE9A : carbocations. 8 2- Substances naturelles terpéniques 2e année – 2022-2023 III- Illustration des voies de biosynthèse par quelques exemples A- Exemples de molécules monoterpéniques (1) Exemples de squelettes généraux dans les monoterpènes ⚫ Squelettes de base : – les mécanismes des réarrangements de carbocations seront explicités en chimie organique au deuxième semestre – ⚫ Exemples de substances naturelles : Remarques : - les monoterpènes sont souvent volatils et entrent dans la composition de nombreuses huiles essentielles ; - importance de la chiralité sur les propriétés organoleptiques 2 : 2 Notion évidemment généralisable : se rappeler de l’importance de la chiralité en pharmacochimie. 9 2- Substances naturelles terpéniques 2e année – 2022-2023 (2) Menthol : archétype de la molécule « climatisante » - action sur les « récepteurs du froid » ; - Importance industrielle du menthol : extraction de l’huile essentielle de menthe ou procédés de synthèse totale ; - besoins annuels : 20000 tonnes. (3) Exemple de la biosynthèse du limonène :  Indispensable pour compléter vos connaissances : monoterpènes, menthol, huiles essentielles B- Le cas particulier des triterpènes (1) Précurseur = squalène Origine de la découverte : huile de foie de requin [Squalus sp.] (2) Première étape : époxydation du squalène 10 2- Substances naturelles terpéniques (3) Cyclisation de l’époxysqualène ⚫ Schéma général : 2e année – 2022-2023 11 2- Substances naturelles terpéniques 2e année – 2022-2023 12 ⚫ Mécanisme du réarrangement (les méthyles « Me » sont volontairement indiqués) : (4) Les stéroïdes sont des triterpènes modifiés  Indispensable pour compléter vos connaissances : squalène, triterpènes C- Les terpènes peuvent posséder des squelettes hautement réarrangés ⚫ Ambre gris : - Origine de l’ambre gris : sécrétion intestinale du cachalot ; composition : 25-45% = ambréine, produits d’oxydation ; - problème d’approvisionnement : travaux de synthèse et d’hémisynthèse : 2- Substances naturelles terpéniques 2e année – 2022-2023 13 ⚫ Limonoïdes et quassinoïdes : ⚫ Neem, margousier = Azadirachta indica “neem” (Meliaceae) : « panacée » - Arbre des régions tropicales et sub-tropicales (Bangladesh, Inde…) ; - largement utilisé dans différents systèmes de médecine traditionnelle (écorce, huile des graines…) ; - utilisation en cosmétologie : écorce, feuilles, huile raffinée produits cosmétiques « naturels » (crèmes, lotions, shampooings, savons…) ; - azadirachtine (graines) : insecticide efficace, notamment, contre le criquet pèlerin (Schistocerca gregaria).  D’autres exemples de terpènes hautement réarrangés seront étudiés en pharmacognosie et chimie thérapeutique : ginkgolides du ginkgo, vitamines D etc. D- Les terpènes peuvent (parfois) être aromatiques ⚫ Substances naturelles : 2- Substances naturelles terpéniques ⚫ Chez l’Homme aussi : E- Les polyterpènes 2e année – 2022-2023 14 2- Substances naturelles terpéniques 2e année – 2022-2023 Une classification en réseau des terpènes 15