Memoire Online - Etude Chimique de l'espèce Jacobinia Carnea

P. LUHATA,Sj^1(*) , E. KALONDA^2(*), A.B. KANANGILA^3(*),E.K. KITWA⁴ ; D.MULUNGULUNGU⁽⁵⁾ J.B., LUMBU⁽⁶⁾.

Plante ornementale d'origine tropicale, Jacobinia carnea contient certaines substances chimiques importantes pouvant être utilisées dans un but thérapeutique.

Cet article présente les résultats et la discussion sur les résultats du Screening chimique effectué sur la plante. Partant des résultats observés, une discussion est ouverte pour des possibles tests biologiques en vue de déceler les substances physiologiquement actives.

Tout a commencé par une observation soutenue sur le comportement d'un chien de la communauté Kwetu-Kwenu des Pères Jésuites à Lubumbashi. En effet, Bush (le chien) a l'habitude de manger les racines d'une plante ornementale quand il manque d'appétit. Après tout, c'est étrange. Nous nous sommes intéressés de comprendre l'objet qui suscite au chien de faire le choix de cette espèce végétale parmi tant d'autres. Cette interdépendance repose sur certains éléments de rapprochement qui peuvent être des substances volatiles bioactives intéressantes pour la bête et pour les autres. Cette interdépendance nous a conduit à faire l'étude chimique de cette plante qui orne souvent nos maisons.

Le travail est divisé en 3 parties. Dans la première partie, nous présenterons la plante et il sera question d'identifier la plante en se servant de la botanique systématique. La deuxième partie est consacrée au screening chimique. Cette partie a été effectuée au laboratoire de recherche du département de chimie de l'Université de Lubumbashi. Et enfin, la troisième partie est une discussion sur les résultats obtenus au screening chimique.

Jacobinia carnea est une plante d'origine tropicale. Elle a été identifiée par Nichelson en 1831. Découvert au Brésil, la plante est beaucoup répandue dans les tropiques comme arbuste ornementale en raison de ses fleurs remarquables. En Europe, la plante est considérée comme plante à pot. Elle est aussi souvent appelée Justicia ou Cyrtanthera. Les jacobinias sont divisés en deux groupes qui différent par leur mode de végétation et leur forme.

Comme durée de vie, Jacobinia peut vivre pendant longtemps. Toutefois, il a tendance à être moins beau après 1 ou 2 ans. Il est alors préférable de le bouturer, ce qui est sa culture plus pratique.

C'est un arbuste de la famille des Acanthacées qui peut atteindre 1, 50 m de haut. Ses feuilles mesurent de 15 à 20 cm de long, rétrécies à la base, pointues, entières ou crènelées. La plante donne l'aspect d'un arbuste vigoureux grâce à ses ramifications fourchues pouvant atteindre 1,50 m de haut, garni d'un duvet cotonneux.

Jacobinia carnea donne des fleurs nombreuses en capitules terminaux denses de 10 à 20 cm. S'ouvrant de bas en haut. De rouge-rose soutenue à couleur chair. Fleurs individuelles de 5 cm de long, duveteuses et visqueuses avec tube corolaire mince rétrécie à la base. La lèvre supérieure est mince, dressée ou parfois courbée. Par contre, la lèvre inférieure est souvent courbée vers le bas. Jacobinia carnea donne des fruits sous forme des capsules renfermant quatre graines ou moins.

Le développement de la plante est assez rapide car elle peut grandir 5 cm par an. Jacobinia pauciflora par exemple n'atteint que 50 cm environ, tandis que les autres espèces sont plus hautes et mesurent plus de 1,50 m à l'âge adulte. La multiplication de l'espèce se fait par bouturage. Ceci est pourtant un facteur avantageux pour l'exploitation des substances biologiquement actives et intéressantes décrites dans le point suivant.

C'est un groupe des substances bioactives possédant une fonctionnalisation azotée basique. Ils sont rencontrés le plus souvent dans le règne végétal (il n'en n'existe que des rares représentants dans le règne animal).Ces groupes des substances possèdent des propriétés pharmacodynamiques marquées. Leurs noms se terminent toujours par « ine ». Les alcaloïdes renferment toujours du carbone, de l'hydrogène et de l'azote, et le plus souvent, en plus, de l'oxygène (exceptionnellement quelques alcaloïdes contiennent du soufre).

Environ 20 % des espèces de plantes produisent des alcaloïdes. Les alcaloïdes ont en général une activité biologique et à ce titre, ils entrent dans la composition de nombreux médicaments comme principe actif. Les plantes les utilisent pour la plupart d'entre eux dans leur système de défense contre les herbivores et les pathogènes car ces composés sont toxiques.

Propriétés pharmacologiques des alcaloïdes

Leurs propriétés sont généralement variées et dépendent de leurs composantes

- Action sur le système nerveux central ; comme anti dépresseur : codéine, morphine....

-Action sur système nerveux autonome : excitant du sympathique : hordéine, éphédrine

-Action sur la circulation sanguine : vincamine : améliore la circulation cérébrale.

-Action antibiotique, antiparasitaire, anthelminthiques à des doses variées : quinine toxique pour l'hématozoaire du paludisme

Les flavonoïdes sont des pigments (le plus souvent de couleur jaune) et sont retrouvés chez presque tous les végétaux. Ce sont des composés très répandus et plus de 3000 d'entre eux sont connus. Ces composés sont pour la plupart dotés d'activité thérapeutique.

-Activité anti-oxydante et anti-radicalaire : les flavonoïdes sont capables de se complexer avec certaines enzymes et de ce fait sont capables de métaboliser le dioxygène.

- Activité protectrice vasculaire : les flavonoïdes augmentent la résistance des parois capillaires et diminuent leur perméabilité (activité de type vitamine P ou C₂).

Comme les flavonoïdes, les leucoanthocyanes sont des pigments qui contiennent des principes actifs permettant de maintenir les vaisseaux sanguins en bon état.

Les tanins sont des substances d'origine organique que l'on trouve pratiquement dans tous les végétaux, et dans toutes leurs parties ( écorces, racines, feuilles, etc.), caractérisées par leur astringence (sensation de dessèchement en bouche).

Ils forment, après coagulation, des composés très stables avec les protéines. Les tannins ont pour effet principal, pour les plantes, de les rendre peu digestibles. Les acides phénoliques libres dans les cytoplasmes des cellules empêchent la digestion, par les herbivores (insectes surtout et leurs larves, chenilles essentiellement), des tissus végétaux en bloquant leurs enzymes digestives.

Certains tanins auraient des propriétés antioxydantes, expliquant certains effets bénéfiques du vin sur la santé (protection cardio-vasculaire à doses modérées). Ils stopperaient également le développement des microbes.

Les saponines sont des composés chimiques organiques présents dans de nombreuses plantes. Les saponines appartiennent aux terpènes cycliques (nom générique donné aux hydrocarbures saturés cycliques ou acycliques ayant pour motif de base le terpène) ou aux stéroïdes, qui sont présents dans de nombreux végétaux comme par exemple la salsepareille, la saponaire ou encore le quinoa. Les saponines ont des propriétés tensioactives. Leurs solutions moussent et servent de détergent.

Par ailleurs, les saponines peuvent également faciliter l'absorption des éléments nutritifs par l'organisme.

Les quinones sont des composés oxygénés qui correspondent à l'oxydation de dérivés aromatiques. Le dione est conjugué aux doubles liaisons du noyau aromatique.

On retrouve ces composés dans les champignons, les bactéries, les lichens (pigments) ainsi

que chez les arthropodes et les échinodennes. Les familles qui en contiennent sont les rubiaceae, les Rhamnaceae, les Fabaceae et les Polygonaceae.

Les benzoquinones se trouvent surtout chez les arthropodes, les naphtoquinones chez les Angiospermes tandis que les anthraquinones sont assez répandues. Les quinones isopréniques ne sont pas réellement considérées comme des métabolites secondaires car ils interviennent largement dans le métabolisme primaire oxydo-réducteur, notamment au niveau de la photosynthèse. Les cofacteurs de la chaîne de transport d'électrons se retrouvent en effet dans l'ubiquinone et la plastoquinone.

Les quinones peuvent présenter une forme dimérique homogène ou hétérogène selon que la structure est symétrique ou non.

Intérêt pharmaceutique et thérapeutique :

- Activité biologique

Ces composés ont une action spasmolytique, antibactérienne surtout contre les Gram- (les groupes C=O réagissent avec les S-H et empêchent la croissance bactérienne), ils ont aussi une activité fongicide parfois vermifuge et cytotoxique.

Des réactions d'allergies sont aussi rapportées du fait de réactions entre des benzoquinones et des protéines de l'homme.

- Activité laxative

Ils stimulent les récepteurs de la muqueuse intestinale ce qui augmente le péristaltisme, diminue le temps du transit intestinal ainsi que la résorption d'eau et d'électrolytes.

Les terpénoïdes de plantes sont beaucoup utilisés en raison de leurs qualités aromatiques. Ils jouent un rôle dans les remèdes en herboristerie traditionnelle et font l'objet de recherche pour découvrir des effets antibactériens, antinéoplastiques ou autres effets pharmaceutiques

Pour identifier les différentes substances chimiques présentes dans la plante, un screening chimique est fait. La colorimétrie et la gravimétrie ont été les deux principales voies d'identification de ces groupes de substances en solution.

Il s'agit principalement des alcaloïdes, des flavonoïdes, des hétérosides cardiotoniques et cyanogénétiques, des quinones, des saponines, des stéroïdes, des tanins et des terpénoïdes.

Pour notre travail, le screening s'est effectué uniquement sur 3 organes de la plante à savoir: les feuilles, les tiges et les racines.

La mise en évidence des alcaloïdes consiste à les précipiter à l'aide de six réactifs de précipitation à savoir : - réactif de DRAGENDORFF,- réactif de MAYER, - réactif de HAGER, - réactif de BERTRAND, -réactif de WAGNER et -le réactif de SONNENSCHEIN.

Toutefois selon Abisch la présence des alcaloïdes n'est confirmée que lorsque chacun de six réactifs donne un précipité.

Prendre 1 g de poudre de matière végétale sèche qu'on met à macérer dans 10 ml de méthanol à la température ambiante pendant 24 heures, puis à l'étude à 50 °C pendant 4 heures. La solution obtenue est filtrée, lavée avec des portions de méthanol chaud. Ensuite, on évaporée à sec la solution obtenue à l'étude à 50°C. Le résidu est recueilli deux fois par 2 ml de solution chaude d'acide chlorhydrique 1% et est filtré.

La solution acide obtenue est basifiée par l'ammoniaque concentrée dans une ampoule à décanter. On y ajoute 15 ml de Chloroforme qui sera évaporé à sec à l'air libre et le résidu obtenu, est repris par 0,5 ml de HCl 1% et agiter.

Ainsi, les alcaloïdes ayant été protonés sont supposés être passés en phases aqueuses. La phase aqueuse au dessus est prélevée à l'aide d'une pipette Pasteur. Six gouttes sont déposées sur une lame porte-objet. Chacune de ces gouttes est traitée par l'un des six réactifs de précipitation cité ci-haut.

Le tableau I montre qu'il y a présence des alcaloïdes au niveau des feuilles et des racines de la plante. Conformément à leurs propriétés physiologiques, les alcaloïdes rencontrés méritent une étude spéciale pour corréler leur action sur le comportement de l'animal. Car, ils ont en effet, une action antibiotique très efficace.

Principe : En présence de NaOH 1N, de HCl concentré et des coupeaux de Magnésium, les flavonoïdes donnent les réactions de coloration caractéristique.

La même réaction effectuée au bain marie en absence de coupeaux de Magnésium, l'apparition de la coloration rouge confirme la présence des leucoanthocyanes.

5 g de matériel végétal placés dans un Erlen meyer sont infusés dans 50 ml d'eau distillée pendant 30 minutes. Après filtration, prélever 6 ml d'infusé et les introduire dans 3 tubes à essai à raison de 2 ml par tube. Additionner respectivement à l'infusé contenu dans les 3 tubes à essai, 1 ml de NaOH, 1ml d'eau distiléle et 1ml de HCl concentré et de coupeaux de Magnésium. En présence des flavonoïdes, les colorations suivantes : rouge, jaune-rougeâtre, rouge à rouge-violacé, rouge-foncé au violet ou bleu, jaune et rose peuvent être observées. Ces couleurs correspondent respectivement aux anthocyanes, flavones, flavonels, flavonones, isoflavones et leucoanthocyanes.

L'identification de ces groupes de substances est reprise dans le tableau II ci dessous

Selon les tableaux II.1. et II.2., les flavonoïdes et les leucoanthocyanes sont beaucoup plus concentrés au niveau des feuilles de la plante. Les flavonoïdes sont en général des diurétiques, des ocytociques, des antispamodiques. Ils entrent dans la constitution de vitamines et contribuent à la croissance. Ce sont de puissants antiseptiques. Par ailleurs, les leucoanthocyanes traitent les affections capillaires, oculaires et veineuses.

La présence de ces deux groupes de substances chimiques dans les différents organes de la plante mérite une étude poussée.

Principe : En présence d'acide cyanhydrique, le papier picrossodé de couleur jaune vire à l'orange ou rouge suivant la concentration de l'acide cyanhydrique.

2g de matériel végétal réduits en poudre sont placés dans un Erlen Meyer contenant 10 ml d'eau auquel est fixée une bande de papier picrossodé légèrement humecté d'eau.

En présence de HCN, le papier passe à l'orange ou au rouge suivant la quantité de HCN dégagé.

Les hétérosides sont en général des substances toxiques pouvant conduire à la mort. L'acide cyanhydrique libéré par ces composés par hydrolyse est toxique. Le tableau III montre clairement que l'espèce Jacobinia carnea n'est pas toxique. Cette plante peut être consommée comme légume sans risque d'empoisonnement mortel.

Principe : En présence de NaOH à 10 %, les solutions des quinones présentent une coloration caractéristique virant du rouge au violet.

Broyer 5 g de matériel végétal et les humecter de quelques gouttes de HCl. Mettre à macération ce matériel végétal pendant une heure ou 24 heures dans un Erlen Meyer fermé et contenant 10 ml d'éther de pétrole. Après filtration, 2 ml de filtrat sont agités avec 2 ml de NaOH à 10 %. La coloration rouge virant au violet apparait en présence des quinones.

Le tableau IV ci-dessous donne les résultats de la recherche de ce groupe de substances

Selon le tableau IV, les quinones sont presque dans tous les organes de la plante. Une forte présence est signalée au niveau des feuilles et des racines. En général, les quinones sont des puissants purgatifs, fongicides, vermifuges et vitaminiques. Ils sont aussi de puissants antimicrobiens. Ceci peut expliquer le rapprochement du Chien à l'espèce Jacobinia carnea.

Principe : Par agitation, une mousse persistante dont la hauteur est mesurable apparait dans les solutions de saponines.

5 g de matériel végétal trituré sont mis dans un Erlen Meyer dans lequel on y ajoute 50 ml d'eau distillée pour réaliser une décoction pendant 30 minutes. Après refroidissement, filtrer et prélever 5 ml du décocté et les introduire dans un tube à essai de 16 mm de diamètre et 160 mm de hauteur après agitation.

Cependant, en cas d'une faible mousse, le décocté est testé avec un mélange à volume égal de H₂SO₄ 1N et K₂CrO₃ à 10 %. L'observation d'une coloration violette virant au rouge confirme la présence des saponines dans chacun des organes comme il est indiqué dans le tableau V

Le tableau V montre que les saponines sont présentes en grande quantité dans les trois organes de la plante. Ces substances sont des agents stabilisants et ont le pouvoir de réduire la tension superficielle sans augmenter la viscosité. Aussi, ces substances facilitent l'absorption alimentaire.

Principe : - Les stéroïdes donnent des colorations vertes en présence de réactif de LIEBERMAN-BURCHARD.

- Les solutions de terpénoïdes donnent une coloration rouge en présence de l'acide trichloroacétique.

Prendre 1g de matériel végétal qu'on met à macération pendant 24 heures dans l'éther de pétrole. Après filtration et introduction dans un Erlen Meyer de 100 ml, le solvant est évaporé au bain de sable. Le résidu est récupéré par 1 ml de chloroforme, 1 ml d'anhydride acétique et 3 gouttes d'acide sulfurique. Il se produit une coloration violette devenant progressivement verte. La coloration verte se stabilise au bout de 30 minutes et indique la présence des stéroïdes.

Par ailleurs, 2 ml de la solution acidifiée sont traités par quelques gouttes de réactif de HIRSCHSON. L'apparition d'une coloration rouge indique la présence des terpénoïdes.

Ces deux groupes des substances remarquées dans ces tableaux font partie des groupes des substances réalisant beaucoup d'effets relatifs à l'homéostasie des espèces.

La présence des Terpénoides dans ces organes corrobore bien avec ce qui est généralement constaté dans ce cadre par le fait que c'est un groupe des substances responsables de communication intra et interspécifique.

En présence de Chlorure ferrique à 1% ; les extraits aqueux tanniques donnent des colorations bleu-vert, bleu-sombre et verte ou des précipités.

5 gr de matériel végétal sont infusés dans 50 ml d'eau bouillante contenue dans un Erlen Meyer pendant 30 minutes. 2 ml de l'infusé sont prélevés et mis dans un tube à essai dans lequel on ajoute quelques gouttes de chlorure ferrique à 1%. L'apparition d'une coloration ou la formation d'un précipité indique la présence des tanins catéchiques.

Prendre encore 2 ml de l'infusé et les placer dans un tube à essai saturé en acétate de sodium et y ajouter quelques gouttes de FeCl₃. La formation d'un précipité indique la présence des tanins galliques dont les résultats de leur identification sont repris dans le tableauVII.

Les tanins sont largement répandus dans les organes de Jacobinia carnea et montrent une forte présence dans les feuilles et dans les racines. Ces substances sont très intéressantes pour leurs activités antidotes contre toute contamination par les substances azotées.

Voilà ainsi présenté, groupe après groupe, les différentes substances chimiques identifiées dans la plante Jacobinia carnea.

Avant de passer à l'étape de la discussion, voici le tableau synoptique présentant tous les résultats obtenus lors du screening chimique.

Tableau VIII. Résultats globaux de la recherche de groupe de substances actives identifiées dans la plante Jacobinia carnea

Groupes chimiques	Parties unitaires	résultats
Alcaloïdes	Feuilles	+
	Tiges	-
	Racines	+
Flavonoïdes	Feuilles	+
	Tiges	+
	Racines	+
Leucoanthocyanes	Feuilles	+
	Tiges	-
	Racines	-
Quinones	Feuilles	+
	Tiges	+
	Racines	+
Saponines	Feuilles	+
	Tiges	+
	Racines	+
Tanins	Feuilles	+
	Tiges	+
	Racines	+
Hétérosides	Feuilles	-
	Tiges	-
	Racines	-
Stéroïdes	Feuilles	+
	Tiges	+
	Racines	-
Terpénoïdes	Feuilles	+
	Tiges	+
	Racines	-
Test positif		19/27
Pourcentage		70,4%

Toutefois, il sied de signaler que ces résultats tiennent compte de la saison au cours de laquelle le présent screening chimique a été effectué. D'où, ils peuvent changer suivant le climat et les saisons.

Les résultats obtenus lors du screening chimique nous ont conduits à faire une étude bromatologique de l'espèce jacobinia carnea pour avoir une idée claire sur sa nature du point de vue alimentaire.

Le tableau ci-dessous reprend les résultats obtenus lors de l'étude bromatologique :

Organes de la Plante	Humidité	Cellulose	Protéines	Sucres	Matières grasses
Feuilles	5	15	2,49	20	2
Tiges	9	20	1,487	10	10
Racines	8	27	1,225	10	3.2

L'analyse bromatologique montre que les feuilles contiennent beaucoup de protéines et de sucres par rapport aux autres parties de la plante. Les racines ont un pourcentage très élevé en cellulose tandis que les tiges renferment beaucoup de matières grasses et d'humidité.

Les résultats du screening chimique et de l'analyse bromatologique nous poussent à réfléchir sur la nature et des possibles activités biologiques des substances identifiées dans la plante. Cela nous conduira à donner certaines interprétations qui pourront corroborer au comportement du chien.

Les résultats obtenus lors du screening montrent combien il est intéressant que le chien Bush qui mange les racines de l'espèce Jacobinia puisse en même temps, assimiler en grande quantité les tanins, les saponines et les quinones qui ont une forte présence dans cet organe.

Si on peut admettre logiquement l'action des tanins sur les alcaloïdes, on comprendra que le chien utilise plus cette espèce, soit pour ses quinones qui peuvent aussi agir comme spasmolytique ou comme substances antibactérienne ou encore pour faire un semblant de lavement par la détergence des saponines.

La forte présence des flavonoïdes et des leucoanthocyanes dans les feuilles se justifie parce qu'elles entrent dans le groupe des colorants. Alors que celle des quinones peut intervenir comme co- facteur dans l'oxydation biologique.

De toutes les façons, les alcaloïdes faiblement présents et les tanins fortement présents au niveau des feuilles et des racines pourraient avoir des interactions. Cependant, les saponines peuvent faciliter l'assimilation des genines sucrées et augmenter aussi leur action de détergence. Par ailleurs, nous pouvons dire que la présence des flavonoïdes pourrait intervenir selon les propriétés physiologiques anti-oxydantes alors que les tanins ont pourrait avoir un rôle de précipiter les protéines alimentaires. Aussi, utilisés comme antidote en cas d'intoxication due à l'action des alcaloïdes.

Les terpénoïdes et les saponines présents dans les feuilles et les tiges pourraient servir à la plante pour des agents de communication.

Il apparaît que l'espèce Jacobinia carnea possède un éventail de substances bioactives, notamment les alcaloïdes, les flavonoïdes, les leucoanthocyanes, les quinones, les tanins, les saponines, les stéroïdes et les terpénoïdes. Les résultats montent que les feuilles contiennent le plus grand nombre de substances.

En conclusion, nous disons que des substances à noyau phénolique et pregnane présentes dans la plante sont aussi intéressantes dans certains cas pour leurs propriétés physiologiques pré-citées. Néanmoins, certaines genines sucrées contribuent à donner de l'énergie au chien après hydrolyse tout en prétendant que les autres substances hydrolysées aient des effets secondaires moins intéressants.

Le principe de la zoopharmacognosie a toujours été d'une importance déterminante dans l'orientation de la recherche sur des groupes de substances bioactives. La suite de cette recherche consistera à passer à l'étude bio-guidée.

Nous tenons à remercier d'une manière spéciale monsieur Emile KISIMBA Kibuye, du laboratoire de Géomorphologie et éco-climatologie du département de Géographie de l'Université de Lubumbashi. Sans son apport, l'identification systématique de la plante serait pénible pour nous. Pour tout contact, voici son numéro téléphonique et son e-mail : (+243) 081 074 08 06 emilekisimbakibuye@yahoo.fr

Nous profitons aussi de l'occasion pour dire merci à l'étudiante Marie-Josée KAHENGA pour la disponibilité qu'elle a manifesté envers nous lors du screening chimique au laboratoire de recherche de la Faculté de Science.

⁽⁷⁾ - www. dev.ulb.ac.be/student/cepha/cours/grade1/pharmacognosie.doc

* ¹ LUHATA Lokadi Pierre est jésuite congolais. Bachelier en philosophie, Il fait actuellement des études en Chimie à l'Université de Lubumbashi. Il s'intéresse aux questions approfondies de Biochimie clinique.