Télécharger la présentation - Forêt Modèle du Lac Saint-Jean

Forêt boréale du Québec :
Une bonne source de produits
à haute valeur ajoutée?
Par André Pichette, Ph.D.
Jean Legault, Ph.D.
Valorisation des ressources forestières
Pâtes et papiers
Bois d’oeuvre
Biocarburants
Bioénergie thermique
Bioproduits
Cosmétique
Pharmaceutique et nutraceutique
Produits biochimiques,
plastiques
Transformer l’industrie canadienne des produits forestiers
Association des produits forestiers du Canada (APFC) Février 2010
LA FORÊT BORÉALE :
UNE SOURCE DE
NOUVEAUX MÉDICAMENTS
• Le nombre de plantes (angiosperme et gymnosperme) à travers
le monde est estimé à près de 300 000 espèces.
• Seulement 6% ont été évaluées pour leur activité biologique.
• La composition chimique de 15% des plantes a été étudiée.
• Plus de 3000 plantes inventoriées dans la forêt boréale.
• Utilisation de plusieurs plantes à des fins médicinales par les
amérindiens et les premiers colons.
Pharmaceutique
Activité anticancéreuse
Activité antibiotique (SARM)
Activité antivirale (herpès, influenza, VIH)
Activité anti-inflammatoire
Le paclitaxel (Taxol®)
Ac O
O
O
OH
O
N
H
O
OH
HO
O
O
H
Ac O
O
§  Actif contre le cancer du sein (1992), de
l’ovaire (1994) et du poumon (1999).
§  Vente de taxol en 2000 : près de 2
milliards US $.
Activité cytotoxique de l’huile
essentielle de sapin baumier
120
100
% Survie
80
60
40
poumon
ovaire
sein
cerveau
mélanome
mélanome
cellules saines
20
0
-5,000
-4,000
-3,000
-2,000
Log [concentration]
-1,000
0,000
Composé responsable de l’activité de l’HE de sapin
relative concentration
IC50
(%)
(µM)
myrcene
1.78
> 250
monocyclic monoterpenes
15.04
> 250
bicyclic monoterpenes
79.39
> 250
tricyclene
0.77
> 250
β-caryophyllene
0.31
> 250
α-humulene
0.16
73
Compounds
CH3
CH3
CH3
§  L’α-humulène, un sesquiterpène responsable de
l’activité anticancéreuse de l’huile essentielle de
sapin baumier 6
6
Legault, J. et al. Planta Med. 2003, 69, 402.
CH3
L’IC50 de l’α-humulène ne peut justifier l’activité
antitumorale de l’HE de sapin baumier
•  Relation de synergie ou de potentialisation7
Paclitaxel (nM)
32
16
8
0
0
10
20
30
40
50
Inhibition de la croissance cellulaire (%)
Taxol + terpène (200 µM)
Taxol + terpène (12.5 µM)
Taxol
7Legault,
J., Pichette, A. Journal of Pharmacy and Pharmacology, 2007, 59, 1-5.
60
Effet potentialisateur du caryophyllène en
combinaison avec le docetaxel sur des souris
porteuses de tumeurs LLC
Tumor growth inhibition (%)
40
+ FPL-99 (6.25 mg/kg)
35
30
20
§  FPL-99 in combination with Taxotere®
more than doubles growth inhibition of
Taxotere® alone
15
§  Very low toxicity was observed
25
10
5
0
FPL-99
(6.25 mg/kg)
Taxotere
(5 mg/kg)
Treatments
Taxotere
(10 mg/kg)
Effet potentialisateur du caryophyllène
avec plusieurs agents anticancéreux
sur différentes cellules
Drugs family
Drugs
Cancer cell lines
Lung
Alkylating agents
Topoisomerase
Inhibitors
RNA/DNA
Antimetabolites
Antimitotic
agents
Kinase inhibitors
carmustine
chlorambucil
carboplatin
cisplatin
dacarbazine
melphalan
daunorubicin
doxorubicin
etoposide
mitoxanthrone
5-fluorouracile
methotrexate
paclitaxel
docetaxel
vincristine
vinblastine
tamoxifen
tyrphostine
Colon
Prostate
Ovary
Melanoma
Glioblastoma
Potentiating effect
No effect
Antagonist effect
Not determined
Écorces du bouleau blanc: source
d’anticancéreux
H
H
R
H
HO
H
1 R = COOH
2 R = CH2OH
3 R = CH3
Bouleau blanc
(Betula papyrifera)
Triterpènes
(%)
Acide bétulinique (1)
5,4
Bétulinol (2)
72,4
Lupéol (3)
5,9
Gauthier, C. et al. Bioorganic & Medicinal Chemistry 2006, 14, 6713.
Mshvildadze, V. et al. Phytochemistry 2007, 68, 2531.
Kolomitsyn, I. V. et al. Nat. Prod. Comm. 2007, 2, 17.
Papyriferoside
(diarylheptanoïde)
Efficacité in vivo de l’acide
bétulinique
0,8
3
Volume moyen (cm )
(modèle murin MEL-1, sous cutanée)
0,6
Témoin
5 mg/kg
50 mg/kg
250 mg/kg
0,4
0,2
0
0
10
20
30
40
50
Temps (jours)
Pisha et al. Nature Medicine, 1995, 1, 1046-1051.
60
70
Acide Bétulinique: un Agent Anticancéreux Prometteur
OH
O
HO
•  Préparé à partir du bétulinol.
• Antivirale spécifique VIH de type 1 (PA-457 ou bevirimat).
•  Cytotoxicité sélective envers cellules cancéreuses.
•  Pas d’effet secondaire notable chez la souris (doses >500 mg•kg-1).
•  Inclus sur le programme RAID du National Cancer Institute.*
Pichette, A. et al. Synthetic Communications 2004, 34, 3925.
Cichewicz, R. H. et al. Medical Research Review 2004, 24, 90.
Adamson, C. S. et al. Journal of Virology 2006, 80, 10957.
Kessler, J. H. et al. Cancer Letter 2007, 251, 132.
Pisha, E. et al. Nature Medecine 1995, 1, 1046.
- Développement de BetA entravé par sa faible
biodisponiblité
•  Non-respect d’une des règles
de Lipinski (Log-P >5).
•  Faible hydrosolubilité (0,02 µg•mL-1).
•  Problèmes avec la formulation et le mode d’administration.
Solution? Coupler sections polaires hydrosolubles (positions 3 et 28)
O
H
N
O
O
H
N
OH
H
O
O
NHBoc
O
HO
O
HO
OAc
O
O
O
O
AcO
OH
O
Jäger et al. Planta Med. 2007, 73, 157.
Jeong et al. Bioorg. Med. Chem. Lett. 1999, 9, 1201.
Saxena et al. Bioorg. Med. Chem. 2006, 14, 6349.
Kvanisca et al. Bioorg. Med. Chem. 2005, 13, 3447.
Approche: Préparation de glycosides
Pourquoi préparer des glycosides
triterpéniques ?
q  Nombreux glycosides naturels (rôle de
transporteurs au sein des plantes)
Triterpène
q  Améliorer l’hydrosolubilité et/ou ADME
Sucre
OH
OH
O
O
HO
O
OH
q  Augmenter l’activité anticancéreuse
q  Cibler les cellules cancéreuses (sélectivité)
q  Glycosides de source naturelle (isolation, <%)
q  Glycosides hémisynthétiques (>%)
q  Étude des relations structure-activité (SAR)
- Activité anticancéreuse des glycosides d’acide bétulinique OH
OH
O
HO
HO
BetA
IC50 = 10,3 µM (A549)
IC50 = 12 µM (WS1)
Faible sélectivité
(Molécule naturelle)
Bet
IC50 = 3,8 µM (A549)
IC50 = 3,6 µM (WS1)
Aucune sélectivité
(Molécule naturelle)
OH
HO
HO
O
HO
HO
O
O
OH
OH
OH
HO O
XylBet
IC50 = >75 µM (A549)
IC50 =>75 µM (WS1)
Inactif
(Molécule naturelle)
ManBet
IC50 = 7,3 µM (A549)
IC50 = 5,1 µM (WS1)
Aucune sélectivité
OH
OH
O
O
OH
OH
O
O
OH
O
AraBetA
IC50 = 10 µM (A549)
IC50 = 47 µM (WS1)
Sélectivité 5x
O
HO
HO
OH
RhaBetA
IC50 = 2,6 µM (A549)
IC50 = 31 µM (WS1)
Sélectivité 12x
(Molécule naturelle)
Gauthier et al. Bioorg. Med. Chem. 2006, 14, 6713.
Thibeault, D. et al. Bioorg. Med. Chem. 2007, 15, 6144.
Pichette, Legault, Gauthier, Canadian & United States Patent application 2008, 73 pp.
DÉCOUVERTE DES ANTIBIOTIQUES
Penicilline (1928)
Alexander Fleming
Introduction des nouvelles classes d’antibiotiques
1940
1950
1960
1970
1980
TMP 1970
Quinolones 1962
Streptogramines 1962
Glycopeptides 1958
1990
2000
Lipopeptides
2003
Daptomycin
Oxazolidinones
2000
Macrolides 1952
Aminoglycosides 1950
Chloramphenicol 1949
Linezolide
Tetracyclines 1949
Penicillines 1940
Sulfas 1936
TMP : triméthoprime
APPARITION DES BACTÉRIES RÉSISTANTES
Staphylococcus Aureus
Résistant à la Méthycilline.
(SARM)
Entérocoque Résistant à
la Vancomycine
(ERV)
Composés antibactériens de
Populus balsamifera
Extrait EtOH de
P. balsamifera
Fractionnement préliminaire de l'extrait de Populus
balsamifera
Staphiloccocus aureus WS1
Soluble dans
l’éther
Soluble dans
le méthanol
Soluble dans
l’eau
100
IC50 (ug/ml)
Soluble dans
l’hexane
75
80
53
60
39
40
20
40
18
4,5
1,56
1,4
14
5,6
0
Extrait
Hexane
Méthanol
Fractions
Éther
Eau
HO
OH
R1
Extrait de
peuplier baumier
(500 g)
R2
OH
O
Famille 1
Fraction hexane
R3
R5
HO
Fraction
méthanolique
O
∗
∗
(380.4 g)
R6
R4
OH
Fraction Et2O
(355.1 g)
Famille 2
Fraction
acqueuse
Chromatographie SiO2 + Chromatographie C-18
Fraction A
(19.3 g)
Fraction B
(6.3 g)
Fraction C
(2.9 g)
Fraction D
(0.6 g)
Fraction E
(6.2 g)
HPLC semi-réparatif
9 composés
4 composés
4 composés
1 composé
Développement d’une banque de Staphylococcus
aureus résistant à la méthycilline (SARM)
70
S. aureus sensible
SARM
˃ 62,5 µM
˃ 62,5 µM
˃ 62,5 µM
60
MIC90 (µM)
50
40
30
20
˃ 12,5 µM
10
3,1 µM
1 µM
0,5 µM
0
Rifampicin
Cefotoxin
Amoxicillin
0,5
Levofloxacin
Activité des composés isolés de P. balsamifera
sur S. aureus sensible et les SARM
70
S. aureus sensible
> 62,5
SARM
60
HO
OH
> 62,5
> 62,5
R1
R2
MIC90 (µM)
50
OH
O
Famille 1
R3
40
R5
HO
O
∗
30
∗
R6
R4
OH
Famille 2
20
>12,5
10
0
1,5 1,5
0,5 1,5
Famille 2
Famille 1
3,1
Rifampicin
1
Cefotoxin
0,5
0,5
Amoxicillin Levofloxacin
Nutraceutique et
Nutrition animale
µmole Trolox/mg
25
10 X Activité antioxydante
20
15
O2
10
280 articles scientifiques
700 produits commerciaux
5
0
Épinette noire
(écorces)
Pycnogenol
Fibroblastes de peau humaine
Cosmétique
Fibroblastes de peau humaine en culture
Activité antioxydante
Activité anti-inflammatoire
Stimulation de la production du collagène
Stimulation de la production de l’élastine
Inhibition de la collagénase et de l’élastase
AGE CONTROL SUPREME
AGING OF THE SKIN
Ceramides
Skin structure
Oxidation
Collagen
Elastin
Loss of
function
Inflammation
Collagenase
Elastase
AGING
LABRADOR TEA LEAVES EXTRACT
(Ledum groenlandicum)
Development of an innovative
method of extraction
Extract rich in phenolic compounds
" 
Anti-aging property:
–  Antioxidant
Extract rich in Ursolic Acid
" 
Anti-aging properties:
–  Anti-inflammatory
–  Anti-elastase
–  Anti-collagenase
–  Stimulates the production
of ceramides
Sélection des plantes à étudier
•  Médecine traditionnelle Amérindienne
–  Native American Ethnobotany (Moerman)
–  Use of plants for food and medicine by Native
Peoples of eastern Canada (Arnason)
•  Folklore
•  Informations de nature écologique
•  Utilisations traditionnelles de plantes
apparentées
–  Médecine traditionnelle chinoise
Remerciements
Charles Gauthier, Balla Sylla, Marianne Piochon, Serge
Lavoie, Anne-Françoise Close, Sylvain Mercier, Doriane
Avezard, Hubert Marceau, Alexis St-Gelais, Hassan
Haffad, Vakhtang Mshvildadze, François Simard, Hélène
Gagnon, Carole Grenon, Simon Rondeau, Dominic
Thibeault, Jimmy Bouchard, Philippe Dufour, Samuel
Tremblay, Karl Girard-Lalancette, Cindy Tremblay,
Catherine Dussault, Line Bouchard, Isabelle Côté.
Remerciements
§  UQAC, FQRNT, FCI, MEQ, FPL
Pharma, UPA, FUQAC, INSERM, MRN,
Scierie Thomas-Louis Tremblay,
Consortium de recherche sur la forêt
boréale commerciale, Développement
économique Canada, Institut de
recherche et de développement en
agroenvironnement, Santé Canada et
Centre d’études des procédés
chimiques du Québec, Agriculture
Canada, GR3MB.
Activités biologiques des extraits et
produits non cytotoxiques
Séparation
grossière
Extraction
Matériel
végétal
Fraction A
non active
Séparation
Produit A,
fine
non actif
Fraction B
active
Produit B,
non actif
Fraction C
non active
Produit C,
actif
Extraits
bioactifs
Fraction D
non active
Produit D,
non actif
Anti-oxydante
Anti-inflammatoire
Antimutagène
Antibiotique
Antivirale
Développement de médicaments
Démonstration
Sur modèle
animal
Identification
de composés
bioactifs
Évaluation
de la
toxicité
Étude
d’analogues Étude
du mécanisme
d’action
Activités de recherche du LASEVE