Cette étude a cherché à établir si des substances phytochimiques de fonction connue dans la santé humaine se trouvent dans l’arbre à quinine (Rauvolfia caffra), une plante utilisée comme médicament parmi les communautés traditionnelles dans de nombreux pays pour gérer les tumeurs et autres maladies associées au stress oxydatif. La présence de tels composés phytochimiques validerait les connaissances indigènes détenues par les communautés traditionnelles concernant sa valeur médicinale, et positionnerait le quinquina comme candidat à l’exploitation par la biotechnologie moderne. Nous avons trouvé que R. caffra est riche en antioxydants, et contient plusieurs produits phytochimiques connus, dont deux ont montré un effet antagoniste.
Écologie et description de la plante : On a confirmé que les arbres à quinine poussent dans les localités décrites précédemment par les praticiens traditionnels à Kuria, dans l’ouest du Kenya. Nous avons trouvé trois arbres isolés poussant près d’une vallée avec un ruisseau coulant à environ 500 mètres de l’arbre. Les feuilles étaient d’un vert brillant sur la face supérieure, ce qui suggère la présence de cire sur la couche épidermique. Les fleurs avaient des caractéristiques reproductives mâles et femelles, avec des anthères apparaissant au-dessus des stigmates.
L’arbre à quinine comme un riche antioxydant
Tous les tests ont montré que le méthanol utilisé comme contrôle négatif avait 0,00% d’inhibition des radicaux libres, tandis que la quercétine disponible dans le commerce utilisée comme contrôle positif a inhibé dans les niveaux attendus (82,63% ± 2,00), donnant du crédit à la méthode comme un test fiable pour l’activité antioxydante. Les extraits d’échantillons d’écorce de tige de R. caffra ont présenté une inhibition des radicaux libres de 79,65 % ± 1,86, tandis que les feuilles ont montré 70,55 % ± 1,26 (Tableau 1). Il n’y avait pas de différence statistiquement significative entre l’activité de piégeage des radicaux libres des extraits d’écorce de tige de R. caffra et la quercétine standard (p > 0,05), ce qui suggère que R. caffra est un antioxydant compétitif. En effet, il est probable que l’activité antioxydante de R. caffra soit plus forte que celle de la quercétine, étant donné que les échantillons testés dans cette étude étaient des extraits bruts, alors que le produit commercial est généralement un composé purifié.
L’observation d’une activité antioxydante plus élevée dans les extraits d’écorce de tige par rapport aux feuilles était cohérente avec les résultats précédents qui ont testé la plante pour l’activité antimicrobienne. La raison pour laquelle les extraits d’écorce de tige sont un meilleur antioxydant n’est pas claire, mais peut éventuellement être liée au système de stockage des plantes ou à la présence de polyphénol(s) antagoniste(s) dans les feuilles.
Composition phytochimique de R. caffra extrait brut
Le criblage des substances phytochimiques dans les extraits bruts des feuilles et de l’écorce de la tige de R. caffra a révélé les classes de composés suivantes : alcaloïdes, terpénoïdes, saponine, glycosides cardiaques et stéroïdes (tableau 2). Ces résultats étaient cohérents pour chaque classe de composés, même lorsque différents tests/approches étaient utilisés, bien qu’avec de subtiles différences d’abondance. La détection d’alcaloïdes, de terpénoïdes, de saponine, de glycosides cardiaques et de stéroïdes a confirmé que les échantillons de R. caffra contenaient effectivement des molécules connues pour leur activité antioxydante. Ces résultats réaffirment la valeur des connaissances indigènes dans l’identification des plantes à usage pharmaceutique. L’utilisation de l’arbre à quinine dans la médecine traditionnelle est validée par la présence de substances phytochimiques dont les bénéfices pour la santé sont connus. La présence de glycosides cardiaques dans R. caffra peut expliquer pourquoi l’herbe est utilisée traditionnellement pour gérer les maladies cardiaques.
Selon la physiologie des plantes, R. caffra et les arbres similaires devraient contenir des phénols et des tanins. Étonnamment, ceux-ci n’ont pas été détectés même en utilisant des tests multiples. Il est possible que la plupart des polyphénols aient été perdus dans le système de solvants (hexane et DCM), avant que les extraits ne soient soumis à une analyse ultérieure sur méthanol. R. caffra avait des feuilles qui étaient brillantes sur la surface supérieure. La cire qui est responsable de l’aspect brillant des feuilles contient généralement des phytochimiques, y compris des flavonoïdes, des phénoliques et des stérols.
Bioactivité antagoniste des alcaloïdes et des saponines
Bien que les extraits bruts de l’écorce de la tige et des échantillons de feuilles de R. caffra aient montré une activité antioxydante (inhibition des radicaux libres) de 79% et 70% respectivement (tableau 1), l’analyse des fractions a montré que l’activité varie avec la composition phytochimique. L’activité antioxydante la plus forte a été observée pour les fractions contenant des alcaloïdes, des stéroïdes, des terpénoïdes, des glycosides cardiaques, mais sans saponines (82,39% ; Tableau 3). Les fractions qui comprenaient des saponines, c’est-à-dire des alcaloïdes, des stéroïdes, des terpénoïdes, des glycosides cardiaques, des saponines avaient une activité réduite de 58,99 %. Les alcaloïdes n’avaient qu’une activité de 63%, mais les fractions contenant une combinaison d’alcaloïdes et de saponines présentaient la plus faible activité antioxydante de 15% (Tableau 3). Les alcaloïdes et les saponines semblent avoir une interaction antagoniste, du moins en ce qui concerne l’activité antioxydante. Cela diminue potentiellement leur activité en tant qu’antioxydants, et peut-être la puissance des extraits contenant les deux composés. Les saponines observées dans cette étude sont probablement des stéroïdes, le type commun dans les plantes sauvages utilisées comme herbes, tandis que ceux qui se produisent dans les cultures cultivées sont principalement les saponines triterpénoïdes .
Biotechnologie moderne et optimisation de la valeur médicinale de R. caffra
Les praticiens traditionnels administrent les tissus de l’arbre à quinine sous forme d’extraits bruts à leurs patients. Dans cette étude, nous montrons une relation antagoniste entre deux composés phytochimiques (alcaloïdes et saponines), une observation qui ne peut être évidente que lorsque les composés sont fractionnés et testés séparément. Un tel antagonisme, impliquant peut-être plus de composés que ceux observés dans cette étude, affecterait l’efficacité des extraits bruts tels qu’utilisés en médecine traditionnelle. Les données suggèrent qu’à des fins pharmaceutiques, les alcaloïdes et les saponines devraient être exclusifs les uns des autres dans les formulations de médicaments. En outre, l’administration d’extraits bruts ne tient pas compte de la possibilité que certains composés puissent exister à des niveaux toxiques. Par exemple, les saponines sont connues pour avoir une action lytique sur les membranes des érythrocytes, une action hémolytique que l’on pense être le résultat de l’affinité de la partie aglycone pour les stérols membranaires, en particulier le cholestérol, avec lesquels elles forment des complexes insolubles. En outre, on a signalé que les saponines alimentaires entravent l’absorption des micronutriments et réduisent la digestibilité des protéines, probablement par la formation de complexes saponine-protéine peu digestibles. Cependant, du côté positif, il a été démontré que les saponines affectent l’absorption des nutriments à travers la membrane intestinale, en augmentant la perméabilité des cellules de la muqueuse intestinale in vitro, en inhibant le transport actif de la muqueuse et en facilitant l’absorption de substances qui ne sont normalement pas absorbées .
Génie génétique des voies métaboliques : Contrairement à la phytothérapie, l’utilisation de la biotechnologie moderne dans l’extraction, la purification et la conception de combinaisons optimales assurera des formulations de médicaments efficaces avec une bioactivité optimale. Bien que la manipulation génétique soit un sujet controversé dans le monde entier, l’objection la plus forte concerne les cultures alimentaires, où les activités GM affecteraient des populations humaines involontaires. La manipulation d’espèces d’arbres sauvages ne serait opposée que sur la base d’un éventuel flux de gènes vers des espèces d’arbres proches non ciblées. R. caffra est une espèce d’arbre résiduelle peu peuplée qui est purement autogame, donc les menaces de flux génétique sont limitées.
Variation de la composition phytochimique : R. caffra est une plante autofécondée et on s’attendrait ordinairement à ce qu’elle ait de faibles niveaux de diversité génétique. Cependant, nous soupçonnons R. caffra d’avoir des niveaux élevés de différenciation génétique, à l’instar de R. serpentina, une espèce d’arbre également autofécondée du même genre et qui ont été signalés comme présentant des niveaux élevés de diversité . La variation génétique entre les espèces végétales peut correspondre à une variation de la composition phytochimique, affectant ainsi les niveaux d’abondance des composés bioactifs. La difficulté de prévoir la composition phytochimique, qui peut varier de manière significative et qui, en raison de cette variation, peut être prise à des niveaux toxiques, rend R. caffra inadaptée à l’extrait brut tel qu’il est pratiqué actuellement. Cette plante serait mieux exploitée en utilisant la biotechnologie moderne, où la composition phytochimique peut être quantifiée et contrôlée. Avec les nouveaux développements dans le domaine du génie génétique, les composés phytochimiques connus pour avoir d’importantes activités biologiques liées à la santé humaine telles que l’action antioxydante, les effets anti-inflammatoires et antimicrobiens peuvent maintenant être influencés pour un approvisionnement continu en métabolites secondaires rares et coûteux. L’ingénierie métabolique vise à modifier la composition des métabolites cellulaires, afin de produire de nouveaux composés, d’augmenter la quantité de composés existants et/ou d’éliminer les composés indésirables. Cela peut être réalisé en introduisant de nouveaux gènes ou de nouvelles voies, et/ou en améliorant ou en éliminant l’expression des voies endogènes.