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Soutenance de Doctorat en Sciences Option: Sciences Alimentaires
Filière : Biologie Option: Sciences Alimentaires Analyses phyto-chimiques et activités biologiques des huiles essentielles et des extraits polyphénoliques de trois plantes médicinales Algériennes (Crithmum maritimum, Origanum glandulosum et Thymus fontanesii) Présentée par : NABET Nacim Sous la direction : MADANI Khodir Année universitaire :

Plan Introduction I- Matériel et méthodes
1. Schéma global de l’étude réalisée 2. Récolte du matériel végétal 3. Analyses : cendres, minéraux et caroténoïdes 4. Extraction des composés phénoliques et leur activité antioxydante 4.1. Méthode conventionnelle 4.2. Extraction assistée par micro-ondes 5. Analyses des huiles essentielles II-Résultats Conclusion et perspectives D’abord je commence par une introduction , suivi par la première partie matériel et méthodes dans laquelle je développerai en premier lieu la démarche globale suivie durant cette étude, récolte et séchage du matériel végétal, analyses de cendres, de minéraux et des caroténoïdes, extraction des composés phénoliques par deux méthodes différentes : la méthode conventionnelle et l’extraction assisté par micro-onde et l’etude de leur activité antioxydante et l’analyse des huiles essentielles. La deuxieme partie sera consacrée aux différents résultats obtenus et enfin je termine par une conclusion et quelques perspectives.

Introduction Espèces radicalaires Anion superoxyde (O2•-)
Radical hydroxyle (OH•) Monoxyde d’azote (NO•) Antioxydants enzymatiques Superoxyde dismutase (SOD) Catalase Glutathion peroxydase Antioxydant ERO Espèces non radicalaires Oxygène singulet (1O2) Peroxyde d’hydrogène (H2O2) Nitroperoxyde (ONOOH) Antioxydants non enzymatiques Vitamine E, C Caroténoïdes polyphénols Stresse oxydatif Le stresse oxydatif Ce n’est que le déséquilibre entre la production d’espèces réactives de l’oxygène et le système antioxydant d’un organisme. Les espèces réactives de l’oxygènes sont constitués par des espèces radicalaires (tels que l’anion superoxyde, et le radical hydroxyle) et les espèces non radicalaires tels que l’oxygène singulet et le peroxyde d’hydrogène. Alors que le système de défense de l’organisme contre les radicaux libres est subdivisé en antioxydants enzymatiques tels que la superoxyde dismutase, la calatalse le glutathion supeoxydase; et les antioxydants non enzymatiques tels que la vitamine E, C , caroténoides, et polyphénols;

Introduction Médecine traditionnelle 3000 plantes médicinales
Plusieurs maladies telles que: Diabète Athérosclérose Maladies cardiovasculaires Cancers Défaillances nutritionnelles, Tabac Médecine traditionnelle Solvants organiques Pesticides, 3000 plantes médicinales 15 % endémiques Médecine populaire (pays en développement) Composés bioactifs Propriétés prophylactiques Le stresse oxydatif est induit par des défaillances nutritionnelles, le tabac, les solvants organiques ou les pesticides; par conséquent il est susceptible de provoquer l’apparition de plusieurs maladies telles que le diabète, l’athérosclérose, des maladies cardiovasculaires et des cancers; Grace aux composés bioactifs et les propriétés prophylactiques des plantes médicinales, un grand intérêt c’ est focalisé sur leur utilisation en médecine populaire , principalement dans les pays en développement; En Algérie , la population à recours à la médecine traditionnelle , en utilisant les plantes médicinales, dont le nombre est estimé à 3000 espèces, avec 15% qui sont endémiques. Plantes médicinales

Feuille + huile d’olive
Introduction Plante halophyte Crithmum maritimum Apiacées (ombéllifères) Propriétés médicinales Usages culinaires Pedanius Dioscoride (25 Ap.j.C- 90 Ap.j.C) Pedanius Dioscoride (25 Ap.j.C- 90 Ap.j.C) Hippocrate (460 Av.JC- 370 Av.JC) Salade (Europe) Feuille + huile d’olive la jaunisse et la difficulté à uriner Iles Britaniques (UK+ Irlande) les douleurs de l’utérus Refus : traitement des infections du rein et de la vessie Pline: traiter le catarrhe et la stangurie Parmi ces plantes on à C. maritimum qui est une plante marine et halophyte elle appartient à la famille des apiacées, dans plusieurs régions d’Europe ces feuilles sont mélangées avec l’huile d’olive et mangées comme une salade. Auparavant dans les iles britaniques la population prépare un plat typique on mélangeant les feuilles de cette plante avec du concombre, le capre et des œufs. La criste marine elle possède plusieurs propriétés médicinales en effet cette plante a été utilisée par les medecins grecs. Hipocrate le fondateur des principes de la médecine l’avait utilisée pour atténuer les douleur de l’utérus, Dioscoride l’avait utilisé pour traiter la jaunisse. Les médecins romaines tels que refus et pline l’avait utilisée pour le traitement des infections du rein et de la vessie ainsi que pour le catarrhe et la stangurie; Lavini avait réalisé le premier rapport scientifique en 1822 sur cette plante et il avait découvert le pouvoir anthelmintique de cette plante. Elle possède aussi d’autre propriétés antiscorbutique, tonique, carminative, digestive et purgative. Lavini 1822: pouvoir anthelmintique Antiscorbutique, tonique, carminative, digestive et purgative

Introduction Famille des labiées (lamiacées), appelée Zateur (Zaitra)
Thymus fontanesii Famille des labiées (lamiacées), appelée Zateur (Zaitra) Aetius (Grec ,5 siècle ): (poudre du thym) sciatiques, douleurs du rein et de la vessie En Algérie: antispasmodique, carminative, stomachique, antitussive, expectorante, anthelmintique, astringente et cicatrisante. Plante endémique du Tell Algérien et Tunisien Origanum glandulosum Famille des labiées (lamiacées), appelée Zateur Thymus fontanesii est une plante qui appartient à la famille des labiées, appelée Zaitra par la population locale. Utilisés par les medecins Grecs pour le traitement de la sciatique et soulager les douleurs du rein et de la vessie. En Algérie T. fontanesii est utilisée comme antispasmodique, carminative, stomachique, antitussive, expectorante, anthelmintique, astringente et cicatrisante. O. glandulosum est une plante endémique elle appartient à la famille des labiées et appellée zateur par la population locale. En algérie elle est utilisée contre la coqueluche, la toux, la fièvre, les rhumatismes, et le traitement de bronchite. En Algérie Coqueluche, Toux, Fièvre, Rhumatismes Bronchite.

Métabolites secondaires
Introduction Plantes médicinales Métabolites secondaires Huiles essentielles Caroténoïdes Composés phénoliques Propriétés antioxydantes : Neutralisation des radicaux libres Chélation des métaux Inhibition de la prolifération des cellules cancéreuses Activité antimicrobienne Cancers, maladies cardiovasculaires et neurodégénératives. Ces plantes contiennent des métabolites secondaires tels que les composés phénoliques, les huiles essentielles et des caroténoides qui ont des propriétés antioxydantes (telles que la neutralisation des radicaux libres, et la chélation des métaux), ils inhibent la prolifération des cellules cancéreuses, ainsi ils possèdent une activité antimicrobienne et ont un role préventif contre l’apparition des maladies chroniques et dégénératives tels que les cancers, les maladies cardiovasculaires et neurodégénératives.

Techniques d’extraction Techniques conventionnelles
Introduction Techniques d’extraction Techniques conventionnelles Techniques vertes Macération Extraction solide- liquide Soxhlet Extraction liquide sous pression (PLE) Extraction par fluide supercritique Ultrasons Micro-ondes (MAE) Inconvénients : Grands volumes en solvant Période d’extraction longue Risque d’oxydation des composés bioactifs extraits PLE Avantages : Rapidité Sélectivité Faible volume en solvant Augmentation du rendement d’extraction Afin d’extraire les composés secondaires à partir des plantes plusieurs techniques d’extraction sont utilisées: les techniques conventionnelles et les techniques vertes. Parmi les techniques conventionnelles on utilise la macération, l’extraction solide liquide et l’extraction par soxhlet. Ces techniques ont des inconvénients qui sont l’utilisation de grands volumes en solvant, utilisation des temps d’extraction prolongé, et un risque d’oxydation des composés bioactifs extraits. Les techniques vertes elles utilisent des solvants organiques qui nuisent pas à la santé de l’homme et l’environnement, parmi eux l’extraction liquide sous pression, l’extraction par fluide supercritique, les utrasons et les microondes. Ces techniques possèdent plusieurs avantages tels que leur rapidité, sélectivité, l’utilisation de faible volume en solvant et l’augmentation du rendement d’extraction; MAE

Introduction Objectif
la valorisation de trois plantes médicinales qui poussent dans le Nord Algérien (C. maritimum, O. glandulosum et T. fontanesii) I. Quantifier les teneurs en micro et macroéléments, ainsi la teneur totale en caroténoïdes des trois plantes, II. Extraction des composés phénoliques par la méthode conventionnelle et par micro-onde, III. Détermination des teneurs en composés phénoliques et l’activité antioxydante des extraits obtenus par la méthode conventionnelle et par micro-onde, IV. Identification et quantification des composés phénoliques des extraits méthanoliques (80%) par HPLC–DAD-ESI-MS, L’objectif de notre travail rentre dans le cadre de la valorisation de trois plantes médicinales qui poussent dans le Nord Algérien à savoir : C. maritimum, O. glandulosum et T. fontanesii V. Détermination de la composition chimique des huiles essentielles des trois plantes par GC/MS, VI. Etude de l’activité antioxydante et antimicrobienne des huiles essentielles extraites.

Matériel et méthodes

1. Schéma récapitulatif de la démarche suivie au cours de cette étude.
Matériel végétal Mauvaises herbes Séchage à l’ombre dans un endroit aéré et sec. Séchage à l’étuve à 50°C 3 Broyage et tamisage (250 – 500 µm) 1 Extraction des huiles essentielles par hydrodistillation Tests réalisés Taux de cendres Minéraux Caroténoïdes Tests réalisés Paramètres physiques Couleur Masse volumique Indice de réfraction Caractérisation par GC/MS Activité antimicrobienne (DZI et CMI) Activité antioxydante : Test DPPH Test du B-carotène Extraction des polyphénols 2 Méthode conventionnelle (méthanol 80%) Extraction par micro-onde Tests réalisés Rendement Polyphénols Flavonoïdes Tannins Activité antioxydante Test DPPH Test ABTS+ Pouvoir réducteur Test au phosphomolybdate d’ammonium Caractérisation par LC/MS Solvants : eau, éthanol Températures : (50, 100, 150 et 180°C) Temps: 3.5 min Agitation: rpm Le matériel végétal récolté après avoir été débarrassé des mauvaise herbes et lavé avec de l’eau distillée, et subdivisé en deux parties. Une partie séchée à l’ombre qui va servir pour l’extraction des huiles essentielles et la deuxieme partie est séchée à l’étuve à 50 °C. après le séhage le matériel végétalest broyé à laide d’un broyeur électrique et tamisé à l’aide des tamis de différents diamètres . Les particules ayant un diamètre de 250 et 500 µm sont utilisés pour l’extraction des composés phénoliques. Tests réalisés Rendement Polyphénols Test DPPH Test ABTS+ Figure 1 : Schéma global de l’étude réalisée

Séchage à l’ombre dans un endroit aéré et sec
2. Matériel végétal 1. Récolte C. maritimum O. glandulosum T. fontanesii 2. Séchage Séchage à l’ombre dans un endroit aéré et sec Huiles essentielles Les lieux de récolte des plantes sont représentés dans la carte suivante. C.maritimum est récoltée dans la cote ouest de Béjaia à Tighzert. O.glandulosum est récoltée dans la cote est de Béjaia à Aguemount (Aokas) par contre pour T.fontanesii est récoltée dans les hauts plateaux à l’ouest d’Algérie à Mechraa Safa dans la wilaya de Tiaret. Pour le sechage des plantes une partie est séchée à l’ombre dans un endroit aéré et sec qui va servir pour l’extraction des huiles essentielles, et une deuxieme partie est séchée à l’étuve à 50 °C qui servira pour l’extraction des composés phénoliques Séchage à l’étuve à 50°C Composés phénoliques

Dosage des caroténoïdes
3. Analyses Taux de cendres 1g de poudre T° = 450 °C, 6h Four à moufle Dosage des minéraux Mico-éléments: Cu2+, Fe2+, Mn2+et Zn2+ Macro-éléments: Ca2+, Mg2+ et K+ Dosage des caroténoïdes Précipitation des chlorophylles KOH (10%) , lavage avec l’eau Extraction 1 g de poudre 20mL (Hexane:acétone:éthanol) (2:1:1) (v/v/v) Lecture de l’absorbance à 450 nm Digestion à 130 °C , 12 à 18h Acide nitrique (HNO3) à 65% Le taux de cendres est déterminé à l’aide d’un four à moufle à 450 °C. les teneurs en éléments minéraux sont déterminées à l’aide d’un spectrophotomètre d’absorption atomique avec une digestion acide. Les caroténoides sont extraites avec un mélange de solvants (Hexane, acétone et éthanol ) et leurs teneurs sont déterminées à 450 nm avec un spectrophotomètre UV-Vis. Les caroténoïdes sont responsables de la couleur rouge, jaune et orange des fruits et des légumes ainsi trouvée dans les végétaux verts. Les abricots sont riches en B-carotène. Le B-carotène représente (60 à 70) % des caroténoïdes (Saa-kiss et al., 2005) Dilution avec de l’eau déionisée après filtration Lecture des absorbances avec SAA- SEA

4. Extraction des composés phénoliques
1. Méthode conventionnelle 1.1. Préparation des extraits méthanoliques (80%) ? 5 Matériel végétal 1 Centrifugation à 4000 rpm pendant 20 min 2 Séchage à l’étuve à 50 °C Filtration µm D 1 g de poudre + 100 mL MeOH 80% 6 3 Comment les extraits méthanoliques à 80% sont t’ils préparés avec la méthode conventionnelle? . Après séchage de la matière végétale à 50 °C , Broyée et tamisée . L’extraction des composés phénoliques se fait à l’aide d’une macération de la poudre de la matière végétale dans du méthanol à 80% pendant 24 à température ambiante. Centrifugé à 4000 rpm pendant 20 min puis filtré à l’aide d’ un papier. Les extraits sont stockés à – 20 °C jusqu’à leur utilisation. Broyage et tamisage 7 Stockage des extraits à – 20 °C 4 Figure 2: Extraction des polyphénols par la méthode conventionnelle. Agitation pendant 24 h à température ambiante

1. Méthode conventionnelle 1.2. Dosages des composés phénoliques Extraits méthanoliques 80% Rendement Polyphénols Flavonoïdes Tannins 1.3. Activité antioxydante DPPH ABTS Pouvoir réducteur Phosphomolybdate d’ammonium 1.4. Identification et quantification des polyphénols HPLC ACE3 C18 (150 mmx4,5mm, 3µm), phase mobile: (A) eau à 0,1% d’acide formique, (B) méthanol 0,1% d’acide formique , temps de 47 min. 500 µL/min, DAD à 280 et 350 nm ESI-MS Ionisation par électronébuliseur (ESI) mode négatif, Température de séchage 350 °C, Azote (N2) 9L/min. Spectre de masse entre 50 et 2200 m/z UHPLC C18 Kinetex (100 mmx 2,1 mm), phase mobile :Méthanol, 300 µL/min, temps de 10 min. quantification : surface des pics Le rendement d’extraction en polyphénoles, ainsi que les teneurs en polyphénols, en flavonoides et les tannins sont déterminés au niveaux des extraits méthanoliques de chaque plante. L’activité antioxydante des extraits méthanoliques est déterminée avec 4 tests différents qui sont le DPPH, l’ABTS, le pouvoir réducteur et le test au phosphomolybdate d’ammonium.l’identification et laquantification des composés phénoliques des extraits méthanoliques est réalisée à l’aide d’une HPLC avec un détecteur à barette fixé à une longueur d’onde entre 280 et 350 nm couplée à un spectrophotomètre de masse à ionisation par electronébuliseur.

2. micro-ondes 2. 1. Définition de micro-ondes (A) (B) Les microondes sont des ondes électromagnétiques non ionisantes. Composées d’un champ électrique et d’un champ magnétique perpendiculaires. Localisées entre les fréquences radios et l’infrarouge avec des fréquences allant de 300 MHz et 300 GHz. La fréquence 2450 MHz est utilisée généralement dans les micro-ondes domestiques. Figure 3 : (A)Schéma d’une micro-onde, (B) spectre électromagnétique (Hayes, 2002) Champ électrique et champ magnétique perpendiculaires Localisée entre les fréquences radios et l’infrarouge Bandes de fréquences : 300 MHz et 300 GHz la fréquence 2450 MHz (micro-ondes domestiques)

2. 2. Extraction assistée par micro-ondes
4. Extraction des composés phénoliques 2. 2. Extraction assistée par micro-ondes Comment préparer les extraits ? Matériel végétal 1 2 Séchage à l’étuve à 50 °C µm D Les étapes de séchage , de broyage et de tamisage sont les memes que celles réalisées auparavant. 3 Broyage et tamisage

1 g de poudre + 15 ml de solvant Autosampler MAS 24 Monowave 300 4 Extraction assistée par micro-ondes Micro-onde Anton paar: Puissance 850 W Fréquence de 2455 MHz Pression maximale: 30 bars La poudre de chaque plante est indroduite dans un tube d’extraction de 20 ml spécifique pour l’extraction avec micro-onde, additionnée d’un solvant le mélange est extrait avec un Micro-onde Anton paar composé de deux partie : Autosampler et un Monowave 300 qui fonctionne à une puissance maximale de 850 W, et une fréquence de 2445 MHz et une pression maximale de 30 Bars. Une étude d’optimisation est réalisée avec la variation de deux paramètres le solvant et la température d’extraction. L’eau et l’éthanol sont les solvants utilisés. Pour les températures nous avons utilisés 4 températures à savoir 50, 100,150 et 180°C. par contre le temps d’extraction est fixé à 3,5 min et une agitation de 1000 rpm. Solvants Eau Ethanol Températures (°C) 50 100 150 180 Temps: 3.5 min Agitation: 1000 rpm

5 Filtration Les extraits obtenus sont filtré à l’aide d’un papier filtre. Suivi d’une concentration des extraits par évaporation de l’éthanol par l’azote à 30 °C . Par contre dans le cas des extraits aqueux une lyophilisation pendant 72 h est utilisée. Evaporation du solvant par N2 à 30 °C et à 15 Psi Lyophilisation des extraits aqueux pendant 72 h 6 Figure 3: Préparation des extraits par micro-ondes

5. Analyses des huiles essentielles
Extraction des HE Paramètres physiques Identification des HE Couleur Masse volumique Indice de réfraction GC/MS Colonne ZB5MS (30 m x 0,25 mm x 0,25 µm) Volume injecté: 1 µL Température d’injecteur : 230 °C Température du four : 240 °C Clevenger pendant 3h Activité antimicrobienne Méthode de diffusion de disque sur gélose Méthode de microdilution Souches : Escherichia coli ATCC 25922 Bacillus subtilis ATCC 6633 Staphylococcus aureus ATCC 25923 Staphylococcus aureus résistante à la méticilline ATCC 43300 Listeria innocua CLIP 74915 Candida albicans ATCC 10231 Les huiles essentielles sont extraites par hydrodistillation à l’aide d’un Clevenger pendant 3 h. la couleur , lamasse volumique et l’indice de réfraction sont les paramètres physique déterminés pour les huiles essentielles extraites. L’identification de la composition chimique des huiles essentielles est déterminée par GC/MS. L’activité antimicrobienne des huiles essentielles est testée sur 6 souches qui sont ……… deux méthodes sont utilisés pour la détermination de lactivité antioxydante des HEs qui sont la méthode de diffusion de disque sur gélose qui sert pour la détermination de DZI et la méthode de microdilution pour déterminer des CMI Disque en papier de 6 mm 20 µL d’HE 107 UFC/mL Gélose Mueller Hinton Détermination DZI (mm) Dilutions: 0,05 à 100 µL/mL 5x105 UFC/mL Bouillon Mueller Hinton Détermination CMI (µL/mL)

Résultats

1. Analyses 1.1. Taux de cendres 1.2. Teneurs en minéraux
Figure 4 : Teneurs en cendres des plantes étudiées 1.2. Teneurs en minéraux Cendres: C. maritimum contient la plus forte teneur en cendres avec un taux de 19,82 %. Par contre La plus faible teneur est obtenue dans le cas de T. fontanesii. Minéraux: les feuilles d’ Origan sont riche en calcium avec une teneure de 37,74 g/kg. Suivie de criste marine avec une teneur de 23,33 g/kg. La criste marine contient la plus forte teneur en potassium avec une teneur de 25,16 g/kg suivie d’origan. la plus forte teneur en fer est obtenue dans le cas d’origan qui est de mg/kg suivie de C. maritimum avec une teneur 360 mg/kg. La criste marine contient la plus forte teneur en monganèse avec une teneur de 143,76 mg/kg. Par contre T. fontanesii contient les plus faibles teneurs en micro-et macro-élements, sauf dans le cas du zinc (4 fois > Origan; et 6 fois > C. maritimum). Figure 5: Teneurs en (a) macro et (b)micro-éléments des plantes étudiées

1. Analyses 1.2. Teneurs en minéraux 300 mg de Calcium 23,85
1 choux vert de 850 g 1 Kg d’oranges 2 yaourts Figure 6: Apport en calcium de certains aliments (Peyrifitte et Martini, 2008) 300 mg de Calcium Tableau 1 : Apports en macro-éléments des plantes étudiées Ca2+ (300 mg) K+ Mg2+ C. maritimum (g) 12,86 11,92 88,24 O. glandulosum (g) 7,95 14,26 103,81 T. fontanesii (g) 27,32 22,26 102,04 Besoins (mg/jour) 900 (adulte) 1200 (Adolescent) 3510 (OMS) 420 (H) 360 (F) On à un choux vert de 850 g , 40 g de fromage à pate mole, soit par ¼ de litre de lait ou bien par 1 kg d’orange ou par 2 pots de Yaourt. Chacun de ces aliments apporte une teneur de 300 mg de calcium. Afin d’obtenir ces 300 mg de calcium on utilisant les plantes étudiées il faut 12,86 g de poudre seche de C.maritimum, ou 27,32 g de T. fontanesii et seulement 7,95 g d’origan. À titre d’exemple pour satisfaire le besoin joiurnalier en calcium il suffit juste de consommer 24 g d’O. glandulosum, Sachant que le besoin journalier en calcium il est de 900 mg/jour pour un adulte. 23,85 H: homme, F: femme, OMS: organisation mondiale de la santé

1.3. Teneurs en caroténoïdes
1. Analyses 1.2. Teneurs en minéraux Tableau 2 : Apports en micro-éléments des plantes étudiées Cu2+ (10 mg) Fe2+ Mn2+ Zn2+ C. maritimum (g) 404,86 27,76 69,56 4032,26 O. glandulosum (g) 269,83 23,45 80,96 2469,14 T. fontanesii (g) 1285,35 1026,69 399,20 664,89 Besoins (mg/jour) 2 (H) 1,5 (F) 9 (H) 16 (F) 2,3 (H) 1,8 (F) 12 (H) 10 (F) 1.3. Teneurs en caroténoïdes Afin de satisfaire le besoin journalier en fer chez l’homme qui est de 9 mg/jour il faut seulement consommer 27,76 g de C. maritimum ou bien 23 g de poudre d’Origan. Caroténoïdes: La plus forte teneur en caroténoïdes est obtenue dans le cas d’O. glandulosum avec une teneur de 42,33 mg B-carotène/100 g MS. par contre la plus faible teneur est obtenue dans le cas de C. maritimum avec une teneur de 6,26 mg B-carotène/100 g MS. Figure 7 : Teneurs en caroténoïdes des plantes étudiées

2. Extraction des composés phénoliques par la méthode conventionnelle
2.1. Teneurs en Composés phénoliques Figure 8 : Rendements d’extraction en polyphénols Figure 9 : Teneurs en polyphénols totaux Rendement: Le meilleur rendement d’extraction en polyphénol avec la méthode conventionnelle est obtenue dans le cas de C. maritimum avec un pourcentage de 25 %. Polyphénols: la plus forte teneur en composés phénoliques totaux est obtenue dans le cas d’origan avec une teneur de 175 mg EAG/g MS. par contre la plus faible teneur est obtenue dans le cas de C. maritimum qui est de 47 mg/g. les flavonoides: la plus forte teneur en flavonoide est obtenue dansle cas d’origan avec une teneur de 81,33 mg EC/g MS . Tannins: d’après les résultats obtenus au niveau de la figure 11, on constate que les trois plantes étudiées contiennent des traces en tannins condensés. Figure 10 : Teneurs en flavonoïdes des plantes étudiées. Figure 11: Teneurs en tannins condensés

2.2. Identification et quantification des composés phénoliques de C. maritimum (3): Acide chlorogénique (mAU) (5): Acide 5-p-coumaroylquininque (9): Acide 3,5-dicaféolquinique Temps (min) Figure 12 : Chromatogramme d’HPLC des polyphénols d’extrait de C. maritimum obtenu à 280 nm Tableau 3 : Structures de quelques acides hydroxycinnamiques 10 composés phénoliques sont identifiés par LC-MS au niveau de l’extrait méthanolique (80%) de C. maritimum. l’acide chlorogénique , l’acide 5-p-coumaroylquininque et l’acide 3-5 dicaféolquinique sont les composés phénoliques majoritaires. l’acide -3-coumaroylquininque et l’acide cis-5-coumaroylquininque représentés par le pic 2 et le pic 7, respectivement, sont identifiées pour la première fois dans la plante C. maritimum Acides Hydroxycinnamiques Composés R1 R2 Abréviations Acide-3-coumaroylquininque H 3-acide quinique 3-CoQA Acide Cis-5-coumaroylquininque 5-acide quinique Cis-5-CoQA Acide -3-caféolquinique OH 3-CQA Acide -5-caféolquinique 5-CQA Acide -5-féruloylquénique OCH3 5-FQA

Tableau 4 : Composés phénoliques de C. maritimum identifiés par LC-DAD-ESI-MS Pic TR (min) UV-Vis max (nm) [M-H]- (m/z) [M-H]+ (m/z) MS2 – (m/z) MS2+ Composés Abréviation Teneur (mg/kg Ms) 1 3.552 300, 325 353,082 355,101 191 (100), 179 (50), 135 (12), 173 (4) 163 (100), 145 (8) Acide 3-caféoylquinique 3-CQA 629±54 2 4.127 311 337,087 339,107 163 (100), 191 (15), 173 (5) 147 (100) Acide 3-coumaroylquininque 3-CoQA 121±10 3 4.453 191 (100), 179 (10), 173 (10) 163 (100) Acide 5-caféoylquinique 5-CQA 6366±531 4 4.598 Acide 1-caféoylquinique 1-CQA 1033±78 5 5.198 312 191 (100), 173 (15), 163 (5) Acide 5-coumaroylquininque 5-CoQA 1040±84 6 5.498 300, 326 367,097 369,117 191 (100), 173 (5) 177 (100), 145 (10) Acide 5-feruloylquinique 5-FQA 1045±78 7 5.764 307 339,106 Acide cis-5-coumaroylquininque cis-5-CoQA 243±19 8 6.453 325 515,111 517,132 353 (100), 173 (20),179 (15), 335 (15) 191 (10) 319 (100), 163 (90) Acide 3,4-dicaféoylquinique 3,4-DCQA 753±55 9 6.540 353 (100), 191 (5) - Acide 3,5-dicaféoylquinique 3,5-DCQA 1637±99 10 7.074 353 (100), 173 (20), 179 (10) Acide 4,5-dicaféoylquinique 4,5-DCQA 1033±73 Le Tableau 4 représente les composés phénoliques de C. maritimum identifiés et leur teneur. les composés phénoliques de C.maritimum appartiennent tous à la classe des acides hydroxycinnamiques. La plus forte teneur est celle de l’acide chlorogénique qui est de 6366 mg/kg MS. Par contre l’acide -3- coumaroylquininque possède la plus faible teneur qui est de 121 mg/kg MS. Extrait méthanolique 80% de C. maritimum 10 Acides hydroxycinnamiques

2.3. Identification des composés phénoliques d’O. glandulosum (11) Acide rosmarinique mAU (6) Gallocatéchine (15) Acide salvianolique C Temps (min) Figure 13 : Chromatogramme d’HPLC des polyphénols d’extrait d’O. glandulosum obtenu à 280 nm La figure 13 montre Le chromatogramme d’HPLC d’extrait méthanolique (80%) d’O. glandulosum. 18 composés phénoliques et 2 lipides sont identifiés par LC-MS dans l’extrait d’O. glandulosum. L’acide rosmarinique, la gallocatéchine et l’acide salvianolique C sont les composés phénoliques majoritaires de l’extrait d’O. glandulosum Extrait méthanolique 80% d’O. glandulosum 18 composés phénoliques 2 lipides

Tableau 5 : Composés phénoliques d’O. glandulosum identifiés par LC-DAD-ESI-MS. Pic TR (min) UV-Vis max (nm) [M-H]- (m/z) MS2 (m/z) Composé identifié Classe 1 10.79 611 Eriodictyol-di-O-hexoside Flavonoïde 2 11.63 609 Lutéoline-6,8-di-C-glucoside (lucenine-2) 3 11.94 282 357 Dimère d’acide Caféique AHC 4 12.7 280 593.5 Apigénine 6,8-di-C-glucoside 5 12.88 387 12-O-hexoside de l'acide 12-hydroxy-jasmonique ou 5'-O-hexoside de l'acide 5 '-hydroxy-jasmonique Lipide 6 13.53 305 225 Gallocatéchine 7 15.75 717 Dimère d’acide rosmarinique 8 17.5 286 285 Lutéoline 9 20.55 461 Lutéoline-7-O-glucoronide 10 22.53 555 Acide salvianolique K 11 23.21 359 Acide rosmarinique 12 24.33 324 537 Acide salvianolique I 13 24.95 300(sh)-328 549 12-O-(6′-caféoylhexosyl) jasmonate 14 28.14 288 313 Dihydroxy-dimethoxyflavone 1 15 30.29 491 311 Acide salvianolique C 16 33.73 290 271 Naringénine 17 38.23 269 Apigénine 18 41.27 Dihydroxy-dimethoxyflavone 2 19 42.15 276 329 Carnosol Terpène 20 42.48 Classes 06 dérivés d’acide hydroxycinnamique 10 flavonoïdes 2 terpéniques Le Tableau 5 représente les composés phénoliques d’extrait méthanolique 80% d’O. glandulosum identifiés par LC-DAD-ESI-MS. Ces composés phénoliques sont classés en trois groupes : 6 dérivés d’acide hydroxycinnamique, 10 flavonoïdes et 2 terpènes phénoliques. le profil en composés phénoliques d’O. glandulosum est rapporté pour la première fois

2.4. Identification des composés phénoliques de T. fontanesii mAU (15) Acide rosmarinique (16) Acide salvianolique K (19) Kaempférol-O-glucuronide Temps (min) Figure 14 : Chromatogramme d’HPLC des polyphénols d’extrait de T. fontanesii obtenu à 280 nm La Figure 14 montre le chromatogramme d’HPLC d’extrait méthanolique (80%) de T. fontanesii. 22 composés phénoliques et 1 lipide sont identifiés dans l’extrait méthanolique (80%) de T. fontanesii par LC-MS. L’acide rosmarinique, l’acide salvianolique K et le kaempférol-O-glucuronide sont les composés phénoliques majoritaires identifiés dans l’extrait de T. fontanesii. Extrait méthanolique 80% de T. fontanesii 22 Composés phénoliques 1 Lipides

Tableau 6 : Composés phénoliques de T. fontanesii identifiés par LC-DAD-ESI-MS. Pic TR (min) UV-Vis max (nm) [ M-H]- (m/z) MS2 (m/z) Composé identifie Classe 1 3.71 266 341 Acide caféique hexoside ou Acide Caféique -O-hexoside 1 AHC 2 9.95 282 315.6 Hexoside d’acide protocatéchique AHB 3 10.3 447.7 Naringénine-O-hexuronide Flavonoïde 4 10.9 611 Eriodictyol-di-O-hexoside 5 11.58 328 609 Lutéoline-6,8-di-C-glucoside (lucénine-2) 6 12.85 387 12-O-hexoside de l'acide 12-hydroxy-jasmonique ou 5'-O-hexoside de l'acide 5 '-hydroxy-jasmonique Lipide 7 13.69 285 305 97-225 Gallocatéchine 8 14.03 284 327 3,4'- Dihydroxypropiophenone-3 glucoside - 9 16.63 Kaempférol-O-diglucoside ou Kaempférol-O-dihexoside 10 17.02 477 Quercétine glucuronide 11 20.57 348 461 Lutéoline-7-O-glucuronide 12 21.5 359.7 Isomère d’acide rosmarinique 13 21.88 493 Acide salvianolic A 14 22.31 292 287 Dihydrolutéoline 15 23.26 290(Sh)-328 359 Acide rosmarinique 16 24.3 290(Sh)-324 555 Acide salvianolique K 17 25.28 445 Apigénine-7-O-glucuronide ou Apigénine -glucuronique ou Apigénine-O-glucoronide 18 28.09 288 417 Acide dihydroxybenzoic -O-pentosyl pentoside 19 30.49 Kaempférol-O-glucuronide 20 33.69 290 271 Naringénine 21 34.42 284.7 Lutéoline 22 38.21 269.6 Apigénine 23 42.13 276 329 Carnosol Terpène Classes 05 Dérivés d’acide hydroxycinnamique 2 Dérivés d’acide hydroxybenzoïque 13 Flavonïdes 1 Terpène Le Tableau 6 regroupe les composés phénoliques de T. fontanesii identifiés par LC-MS. Ces composés sont regroupés en 4 classes : 5 dérivés d’acide hydroxycinnamique, 2 dérivés d’acide benzoïques, 13 flavonoides et 1 terpène. le profil en composés phénoliques de T. fontanesii est rapporté pour la première fois

2. 5. Activité antioxydante des extraits méthanoliques 80% Figure 15 : Piégeage du radical DPPH Figure 16 : Piégeage du radical ABTS L’ effet de piégeage du radical libre DPPH des extrait méthanoliques est représenté au niveau de la Figure 15. Le plus fort effet de piègeage du radical DPPH est obtenu avec l’extrait d’O. glandulosum avec une IC 50 de 2.79 mg/mL. les antioxydants de synthèse BHA et BHT possèdent le plus fort effet de piégeage du radical libre DPPH par rapport aux extraits des plantes testées. Le plus fort effet de piégeage du radical ABTS est obtenu dans le cas d’O. glandulosum avec une teneur de 0.8 mmol ET/g MS. Le plus fort pouvoir réducteur est obtenu avec l’extrait d’O. glandulosum avec une teneur de 208 mg EAG/g. La plus forte activité antioxydante déterminée par le test au phosphomolybdate est obtenue dans le cas d’O. glandulosum avec une teneur de 440 mg/g MS. et d’après les résultats des 4 tests de l’activité antioxydante l’ordre croissant est comme suit: C. maritimum < T. fontanesii <O. glandulosum. la plus forte activité antioxydante d’origan pourrait etre expliquée par sa richesse en composés phénoliques et la présence de l’acide rosmarinique et la gallocatéchine. Et l’activité antioxydante de C. maritimum est due à la présence de l’acide chlorogénique comme composé phénolique majoritaire. Figure 17 : Pouvoir réducteur Figure 18 : Test de phosphomolybdate d’ammonium

Une partie des résultats obtenus a été valorisée par une publication intitulée: biological activities and secondary compound composition from crithmum maritimum aerial parts dans le journal : International journal of food properties

3. Extraction des composés phénoliques assistée par micro-ondes
3.1.Rendement d’extraction en composés phénoliques Solvants: eau, éthanol Températures: 50,100, 150 et 180 °C Temps: 3,5 min Agitation: 1000 rpm Micro-ondes Je veux juste vous rafraichir votre mémoire concernant l’extraction par micro-onde, nous avons varié deux paramètres le solvant d’extraction et la température par contre le temps et la vitesse d’extraction ont été fixés. Les résultats du rendement d’extraction en polyphénols par micro-onde sont regroupés dans la figure 19. dans le cas d’O. glandulosum et de C. maritimum les meilleurs rendements d’extraction sont obtenus avec l’extrait aqueux à 180 °C qui sont de 37,47 % et de 40,34 %, respectivement. Dans le cas de T. fontanesii , le meilleur rendement d’extraction est obtenu avec l’extrait aqueux à 150 et 180 °C qui ne présentent pas de différence significative à p<0,05. Par contre, les plus faibles rendements d’extraction des trois plantes sont obtenus avec l’éthanol à 50 °C. Il existe une relation proportionnelle entre la température et le rendement d’extraction dans le cas du solvant éthanol. Figure 19: Rendement d’extraction en polyphénols par micro-onde

3.2. Teneurs en composés phénoliques Les résultats des teneurs en polyphénols totaux des extraits obtenus par micro-onde sont regroupés dans la figure 20. la plus forte teneur en composés phénoliques est obtenue dans le cas d’O. glandulosum avec l’extrait aqueux à 100 °C et avec l’extrait éthanolique à 180°C. Dans le cas des extraits de T. fontanesii , la meilleur teneur en composés phénoliques totaux est obtenue avec l’éthanol à 180 °C qui est de 247,70 mg/g. Dans le cas de C. maritimum la plus forte teneur en polyphénols est obtenue avec l’extrait aqueux et éthanolique à 180 °C avec une teneur de 132,98 mg/g. la plus faible teneur en composés phénoliques est obtenue dans le cas de l’extrait éthanolique à 50 °C de C. maritimum. il existe une relation proportionnelle entre les températures et les teneurs en polyphénols des extraits éthanoliques des trois plantes étudiées. Figure 20 : Teneurs en polyphénols totaux des extraits obtenus par micro-onde

3.3. Activité antioxydante Les résultats de piégeage du radical DPPH des extraits obtenus par micro-onde sont regroupés dans la Figure 21. Dans le cas d’O. glandulosum les extraits aqueux (50,100, 150 et 180°C) possèdent le plus fort effet de piégeage du radical DPPH. Dans le cas de T. fontanesii l’extrait aqueux à 180 °C possède le plus fort effet de piégeage du radical DPPH avec une IC50 de 7,68 µg/mL. dans le cas de C. maritimum le plus fort effet de piégeage du radical DPPH est obtenu avec l’extrait aqueux à 180 °C et l’extrait éthanolique à 150 °C. La plus faible activité de piégeage du radical DPPH des extraits des trois plantes est obtenue avec l’éthanol à 50 °C. Figure 21: Piégeage du radical DPPH des extraits obtenus par micro-onde

3.3. Activité antioxydante Les résultats de piégeage du radical ABTS des extraits obtenus par micro-onde sont regroupés dans la figure 22. Dans le cas d’O. glandulosum le plus fort effet de piégeage du radical ABTS est obtenu avec l’extrait aqueux à 100 °C et l’extrait éthanolique à 180 °C. Dans le cas de T. fontanesii , le plus fort effet de piégeage du radical ABTS est obtenu avec l’extrait éthanolique à 180 °C qui est de 4,63 mmoL/g , Dans le cas de C. maritimum le plus fort effet de piégeage du radical ABTS est obtenu avec l’extrait aqueux à 180 °C avec une valeur de 2,11 mmoL ET/g ES. La plus faible activité antioxydante des extraits des trois plantes étudiées est obtenue avec l’extrait éthanolique à 50 °C. Figure 22: Piégeage du radical ABTS des extraits obtenus par micro-onde

4.1. Rendement et propriétés physiques des HEs Criste marine Origan Thym Huiles essentielles extraites Figure 23: Rendement d’extraction en HEs des plantes étudiée Tableau 7 : Propriétés physiques des HEs des plantes étudiées Les rendements d’extraction en huiles essentielles des plantes étudiées sont représentés dans la figure 23. le meilleur rendement d’extraction en HE est obtenu dans le cas de T. fontanesii qui est de 5% suivi par celui d’O. glandulosum avec un rendement d’extraction de 2,92%. Par contre, C. maritimum possède le plus faible rendement en HE. Les propriétés physiques des HEs sont regroupés dans le tableau 7. L’huile essentielle de T. fontanesii possède une densité et un indice de réfraction supérieur par rapport à ceux de l’HE d’Origan et de criste marine Echantillons (HEs) Masse volumique (ρ) (g/cm3) Indice de réfraction Couleur T. fontanesii O. glandulosum C. maritimum 0,946 ± 0,001c 0,907 ± 0,001b 0,871± 0,001a 1,5042 ± 0,0003c 1,4928 ± 0,0001b 1,4829 ± 0,0001a Jaune rougeâtre Rougeâtre Jaune pâle Les résultats comportant différentes lettres (a<b<c) ont une différence significative à p ≤ 0,05

4.2. Caractérisation des huiles essentielles par GC/MS
Tableau 8 : Composition chimique en (%) des HEs de T. fontanesii, d’O. glandulosum et de C. maritimum extraites par hydrodistillation N° Tr (min) Composés T. fontanesii O. glandulosum C. maritimum T. fontanesii 27 composés O. glandulosum 23 composés C. maritimum 10 composés 1 7,508 α-Thujène 0,62 0,88 0,49 2 7,750 α-Pinène 0,83 0,95 0,28 3 8,250 Camphène 0,08 - 4 9,058 Sabinène 0,65 5 9,183 β-Pinène 0,25 6 9,575 β-Myrcène 1,82 2,13 0,61 7 10,142 l-Phellandrène 0,16 0,20 8 10,600 α- Terpinène 1,97 2,94 0,12 9 10,900 ρ-Cymène 7,38 19,21 12,57 10 11,058 l-Limonène 0,96 11 11,183 1,8-Cinéole 12 11,350 (Z) -β-Ocimène t 13 11,767 (E) β-Ocimène 0,06 14 12,258 ɣ-Terpinène 13,01 29,42 50,48 15 13,492 α -Terpinolène 0,09 16 13,558 p-cymenene 0,11 17 13,942 Linalool 2,18 0,73 18 16,942 Bornéol 0,18 19 17,408 Terpinène-4-ol 0,52 0,46 20 18,017 α -Terpinéol 0,35 21 19,883 Thymol methyl ether 1,16 33,65 22 20,167 Pulégone 23 20,292 Carvacrol methyl ether 0,59 0,10 24 22,500 Thymol 0,91 24,1 25 20,592 Thymoquinone 26 22,942 Carvacrol 67,55 12,92 27 27,633 α -Gurjunene 0,29 28 28,050 trans-Caryophyllène 0,21 0,89 29 28,867 (+)-Aromadendrène 0,19 30 29,475 α-Humulène 31 29,783 Alloaromadendrène 32 31,617 β-Bisabolène 0,72 33 31,917 ɣ-Cadinène 34 32,258 ∆-Cadinène 0,07 35 34,467 Spathulénol 0,13 36 34,683 Oxyde de Caryophyllène 0,1 Total 99,88 98,86 99,05 Hydrocarbures Monoterpéniques 27,23 55,73 64,66 Monoterpènes oxygénés 71,76 40,47 34,4 Sesquiterpènes 1,77 0,00 Autres Rendement% (v/m) 5,00 2,92 P-cymène ɣ-terpinène Thymol methyl ether La composition chimique des HEs des trois plantes est représentée au niveau du Tableau composés identifiés dans l’HE de T. fontanesii. 23 composés identifiés dans l’HE d’Origan et 10 composés identifiés dans l’HE de C. maritimum. les composés majoritaires de l’HE de T. fontanesii sont le carvacrol , le gama terpinène et le p-cymene. Les composés majoritaires de l’HE d’O. glandulosum sont le p-cymene, le gama terpinène, le thymol et le carvacrol. Les composés majoritaires de l’HE de C.maritimum sont le gama terpinène, le thymol methyl ether et le p-cymène. Thymol Carvacrol

4.3. Activité antimicrobienne Tableau 9 : Activité antimicrobienne des huiles essentielles de C. maritimum, O. glandulosum et T. fontanesii exprimée par le DZI et la CMI. Souches DZI (mm) CMI (µL/mL) Huile essentielle C. maritimum O. glandulosum T. fontanesii Bacillus subtilis 6,00 ± 0,00a 31,35 ± 0,11b 30,66 ± 0,13a - 0,11a Staphylococcus aureus 21,33 ± 0,16b 35,86 ± 0,15d 36,26 ± 0,19c SARM 24,09 ± 0,08d 40,43 ± 0,11e 41,34 ± 0,16e Listeria innocua 23,22 ± 0,06c 29,61 ± 0,07a 40,06 ± 0,08d Escherichia coli 21,21 ± 0,16b 35,25 ± 0,16c 35,53 ± 0,11b Candida albicans 33,63 ± 0,12e 48,56 ± 0,07f 44,99 ± 0,01f Les résultats comportant différentes lettres (a<b<c<d<e<f) ont une différence significative à p ≤ 0,05. DZI : Diamètre de zone d’inhibition (mm) incluant le diamètre du disque en papier qui est de 6 mm. CMI : Concentration minimale inhibitrice .Valeurs exprimées en µL/mL. SARM : Staphylococcus aureus résistante à la méticilline. Les résultats de l’activité antimicrobienne des HEs sont regroupés dans le Tableau 9. Les huiles essentielles des trois plantes montrent une forte activité antimicrobienne sur les souches testées avec des DZI allant de 6 à 48,56 mm. l’HE d’O. glandulosum et de T. fontanesii ont un fort effet antibactérien sur SARM avec des DZI de 40 et 41 mm. l’HE d’origan et du thym ont un fort effet inhibiteur sur C. albicans avec des DZI de 48,56 et 44,99 mm. La concentration minimale inhibitrice des HE est de 0,11 µL/mL. DZI CMI

4.3. Activité antioxydante des huiles essentielles Figure 24: Piégeage du radical DPPH des HEs Figure 25: Anti-blanchissement du β-carotène des HEs extraites Le plus fort effet de piegeage du radical libre DPPH est obtenu avec l’HE de T. fontanesii avec un IC50 de 51 mg/mL. par contre la plus faible activité antioxydante est obtenue avec l’HE de C.maritimum. le meilleur effet anti blanchissement du B-carotène est obtenu avec l’HE de T.fontanesii avec une IC 50 de 1,48 mg/mL. l’HE d’origan et de criste marine possèdent le même effet anti-blanchissement du b-carotène. Et il est quatre fois moins important par rapport à celui de BHT.

Une partie des résultats de l’activité antioxydante et antimicrobienne des huiles essentielles des plantes étudiées a été valorisée par une publication intitulée.

Conclusion

Conclusion D’après notre connaissance, cette étude rapporte pour la première fois: Le profil en composés phénoliques d’O. glandulosum et de T. fontanesii; La composition en minéraux d’O. glandulosum et de T. fontanesii; L’extraction assistée par micro-ondes pour les trois plantes étudiées. Les trois plantes O. glandulosum, T. fontanesii et C. maritimum sont une source prometteuse en substances bioactives naturelles (huiles essentielles et composés phénoliques). En effet, grâce à la forte activité antimicrobienne de leurs HEs, elles peuvent êtres utilisées dans les industries agroalimentaires afin d’éviter: Les intoxications alimentaires, La dégradation des aliments, D’augmenter la durée de vie des produits alimentaires. De plus, la présence des caroténoïdes dans ces plantes, leur richesse en minéraux, la forte teneur en polyphénols et le fort potentiel antioxydant des extraits de ces plantes obtenus par micro-onde seront probablement, une bonne alternative en pharmaceutique pour lutter contre le stress oxydatif et les carences en certains minéraux.

Perspectives Il serait intéressant de compléter cette étude par d’autres tests tels que : Détermination de l’activité anti-inflammatoire et la détermination de l’activité antiproliférative des extraits de ces plantes sur les cellules cancéreuses ; Détermination de l’effet insecticide des extraits de ces plantes ; Identifier et quantifier les composés phénoliques des extraits obtenus par micro-onde ayant une meilleure activité antioxydante ; Déterminer le profil en acide gras, en acides aminés et en caroténoïdes de ces plantes ; Utilisation des extraits de ces plantes comme additifs alimentaires et l’évaluation de leur effet sur la conservation et la qualité microbiologique des aliments. Réaliser une étude in vivo sur l’effet hypoglycémiant et hypocholestérolémiant des extraits de ces plantes.

Merci de votre attention

Soutenance de Doctorat en Sciences Option: Sciences Alimentaires
Filière : Biologie Option: Sciences Alimentaires Analyses phyto-chimiques et activités biologiques des huiles essentielles et des extraits polyphénoliques de trois plantes médicinales Algériennes (Crithmum maritimum, Origanum glandulosum et Thymus fontanesii) Présentée par : NABET Nacim Sous la direction : MADANI Khodir Année universitaire :

Plus que la perte diélectrique (3 eme colonne) est grande plus le solvant est plus rapide à transformer l’énergie micro-onde en chaleur.

Pour l’acide acétique il devrait etre classé en haut du tableau

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