Recherche


Principaux thèmes de recherche de l’équipe Pharmacognosie et Substances naturelles bioactives

Équipe dirigée par Pr Annelise Lobstein

Le domaine d’expertise de l’équipe concerne les substances naturelles obtenues par phytochimie extractive, et dotées de propriétés nouvellement décrites ou relevant d’un mécanisme d’action original. Notre objectif est d’identifier et de valoriser ces substances en mettant à profit la chimiodiversité moléculaire puisée dans le règne végétal.

Les stratégies mises en place s’appuient à la fois sur notre expertise interne en Pharmacognosie et sur la consolidation de nos réseaux de collaborations en botanique, chimie et biologie.

  • Sélection rationnelle des matières premières végétales et algales
  • Profiling d’extraits complexes puis stratégie de déréplication en vue d’accélérer l’isolement de nouvelles structures bioactives
  • Mise au point de tests adaptés au criblage d’extraits puis fractionnement bioguidé
  • Exploration du mécanisme d’action des molécules purifiées

Une nouvelle stratégie a été initiée au sein de notre équipe en Juin 2015, grâce à un financement IdEX « Projets exploratoires » attribué à Laurence Gondet et Aurélie Urbain par la Direction de la Recherche de l’Université de Strasbourg, qui nous a permis d’équiper un laboratoire de culture végétale in vitro.
Notre objectif est double, puisqu’il s’agit de développer une méthodologie qui nous permettra :

  • de multiplier les plantes étudiées afin de s’affranchir des problèmes liés à l’approvisionnement en matières premières (micropropagation),
  • de faire (sur)produire à des cellules végétales ou organes en culture in vitro les molécules bio-actives synthétisées par ces plantes (bio-production).

Cette innovation méthodologique met en relief notre volonté d’ouverture à l’interface phytochimie /biotechnologies végétales.

Parmi les différents axes de recherche actuellement explorés, deux sont développés prioritairement : identification de molécules naturelles à potentiel antidiabétique ou anticancéreux. L’étude de la biodiversité chimique et biologique de plantes valorisables en cosmétique est réalisée au travers de partenariats industriels. Le dernier axe de recherche, développé plus récemment, est considéré comme exploratoire.

 Thématiques de recherche équipe Pharmacognosie

 

Substances naturelles antidiabétiques

Responsable Dr Aurélie Urbain

Le GLP-1 (glucagon-like peptide-1) est une hormone intestinale impliquée dans la régulation de la glycémie, majoritairement responsable de la sécrétion d’insuline chez les sujets sains. Par contre la sécrétion du GLP-1 est réduite chez les diabétiques de type 2, réduisant d’autant la sécrétion d’insuline. Les solutions thérapeutiques les plus récentes consistent à mimer ou prolonger l’effet du GLP-1. Notre projet de recherche s’appuie sur une troisième approche : la découverte et le développement de molécules capables de stimuler la sécrétion naturelle du GLP-1.

Les espèces végétales étudiées ont été sélectionnées en croisant des données ethnopharmacologiques avec des données taxonomiques. Cette approche rationnelle nous a permis d’identifier des espèces de différentes familles dont les extraits stimulent fortement la sécrétion du GLP-1 dans plusieurs lignées cellulaires. L’identification de molécules responsables de l’effet sécréteur et l’étude approfondie de leur mécanisme d’action sont les principaux objectifs que nous poursuivons actuellement.

 

Substances naturelles anti-diabétiques

Substances naturelles anticancéreuses

Responsable Dr Christian D. Muller

La découverte de nouveaux outils pharmacologiques reste à nos yeux une priorité. Grâce au programme MAREX (« Exploring Marine Resources for Bioactive Compounds : From Discovery to Sustainable Production and Industrial Application »), nous avons eu accès à une importante chimiothèque de molécules naturelles et depuis à des dérivés synthétiques jamais encore testés sur des cellules cancéreuses. MAREX a permis à notre groupe de financer 4 années de recherches (2010-2014) et d'agrandir la collection de composés d'origine marine déjà existante dite « chimiothèque bleue ». MAREX offre ainsi de nouveaux composés originaux d'origine marine pour les industries européennes, renforçant leurs portefeuilles de produits valorisables en pharmacie, nutraceutique, cosmétique. Notre groupe en tant que "work package leader" a apporté son expertise dans le criblage anticancéreux grâce à ses méthodologies originales en cytomique. Par une étroite coopération entre des partenaires industriels et académiques, le programme MAREX a permis de recueillir et d’étudier des extraits d'organismes pour leurs activités biologiques, notamment anticancéreuses, anti-inflammatoires, antivirales et anti-coagulantes. Enfin, l'isolement des composés bio-actifs suivi par la détermination de leur structure a permis à nos collaborateurs pharmacochimistes de produire par synthèse organique des nouveaux dérivés actifs à partir des hits choisis.

 

Substances naturelles anticancéreuses 

Substances naturelles et Phyto-cosmétique

Responsable Pr Annelise Lobstein

Orchidées tropicales

Notre objectif est d’explorer la biodiversité chimique et biologique des Orchidées par

  • la contribution à la connaissance de leur composition phytochimique,
  • l’isolement de nouvelles molécules d’intérêt biologique, avec un focus particulier sur les stilbénoïdes et dérivés phénanthréniques.

Les espèces étudiées, épiphytes ou terrestres, sont sélectionnées sur des critères taxonomiques, chimiques (diversité et richesse en constituants repérée suite à des criblages phytochimiques) et en tenant compte des contraintes d’approvisionnement. Cet approvisionnement est possible grâce à nos relations privilégiées avec un partenaire industriel, et se concrétise par l’accès à des Orchidées asiatiques et sud-américaines. Dans tous les cas, les espèces explorées ne sont pas menacées d’extinction ou en danger mais disponibles car d’intérêt horticole.

En associant plusieurs techniques phytochimiques et chromatographiques, notamment grâce au couplage HPLC-DAD-MS-SPE-UV/RMN et pour certaines espèces grâce à un pré-fractionnement par CPC, nous avons ainsi pu identifier des marqueurs spécifiques à certaines espèces, genres, sous-tribus ou encore tribus. Nous avons également effectué des dosages de traceurs dans différents échantillons de deux représentants de la tribu des Vandeae afin de mettre en évidence des variations de composition en fonction des facteurs environnementaux et du stade de croissance végétative. Nous avons ainsi comparé par LC-MS/MS les teneurs en marqueurs d’activité de divers échantillons variant selon leur origine, l’âge des plantes, leur période de prélèvement (avant, pendant et après floraison) et la nature des organes sélectionnés (tiges, feuilles, racine).

L’exploration de plusieurs espèces d’origine géographique différente nous permettra progressivement de constituer une extractothèque / orchidothèque ainsi qu’une base de données spectrales et chromatographiques des métabolites secondaires synthétisés par les orchidées. Elle sera complétée par des criblages biologiques pour envisager des relations structures-fonctions.

 

Substances naturelles et phyto-cosmétique

Algues et halophytes

L’un des principaux objectifs de cette thématique est d’identifier des métabolites à haute valeur ajoutée à partir d’algues et de plantes halophiles soumises à des stress hydrique et salin. L’impact des stress environnementaux sur le métabolisme est également étudié. En effet ces stress sont à même de modifier le métabolisme secondaire des végétaux.

Des études phytochimiques sont également menées sur des végétaux issus de la culture in vitro des cellules dédifférenciées. Ainsi, nous comparons les capacités biosynthétiques de plantes sauvages, de plantes cultivées et de cellules souches cultivées in vitro. Les cultures cellulaires d’halophytes en bioréacteurs peuvent être élicitées afin d’augmenter la production de molécules valorisables, ce qui nécessite la mise en place de méthodes rapides et efficaces de profiling phytochimique.

Nos résultats nous permettent d’assurer une sélection rationnelle des espèces d’intérêt et de les valoriser tout en préservant leur biotope naturel grâce à l’apport des biotechnologies végétales.

  Substances naturelles et phyto-cosmétique

Substances naturelles et Phyto-protection

Responsable Dr Laurence Gondet

Suite à l’adoption du plan national « Ecophyto 2018 », de nombreuses recherches ont été entreprises afin de développer des méthodes alternatives à l’utilisation de produits phytosanitaires en protection des cultures, l’objectif étant de réduire de 50% les quantités utilisées d’ici 2018. En effet, les herbicides, fongicides et insecticides de synthèse utilisés pour préserver les rendements en agriculture, en horticulture ainsi qu’en zones non agricoles, posent de nombreux problèmes liés à leur toxicité, leur dispersion dans l’environnement et à l’apparition de résistances.

Dans ce contexte, nous avons initié depuis 2013 un projet de recherche en santé végétale « Par et Pour les Plantes », visant à étudier le potentiel d’extraits végétaux dans la lutte contre les champignons phytopathogènes, les insectes ravageurs et/ou la flore adventice concurrente des plantes cultivées. Nous avons dans un premier temps axé notre étude sur le potentiel herbicide d'extraits de plantes aquatiques, dont certains présentent une forte activité allélopathique en inhibant la croissance de plantes terrestres. Notre objectif se focalise maintenant sur l'étude de la sélectivité de ces extraits, de leur mode d'action et des molécules impliquées dans leur phytotoxicité.

 

Substances naturelles et phyto-protection