Lernzettel: Alcaloïdes végétaux et huiles essentielles

📋 Plan du Cours

1. Alcaloïdes du pavot
2. Nicotine et arécoline
3. Alcaloïdes tropaniques
4. Colchicine et crise de goutte
5. Quinquina et quinine
6. Coumarines et anticoagulants
7. Flavonoïdes et anthocyanes
8. Tanins et classification des alcaloïdes
9. Pseudoalcaloïdes toxiques et cannabis
10. Anthraquinones et hétérosides
11. Huiles essentielles et monoterpènes

📖 1. Alcaloïdes du pavot

🔑 Notions clés & Définitions

• Papaver somniferum : Plante papavéracée annuelle qui produit les alcaloïdes morphiniques, notamment morphine et codéine.
• Opium : Résidu obtenu à partir du latex desséché de la capsule du pavot, concentré en alcaloïdes après oxydation et évaporation.
• Morphinane : Squelette à 5 cycles propre aux alcaloïdes morphiniques comme morphine et codéine, indispensable à leurs activités.
• Thébaïne : Alcaloïde morphinique pivot issu de la biogenèse du pavot, présent surtout en faible proportion dans l’opium.
• Codéine : Alcaloïde morphinique utilisé notamment comme antitussif à dose plus faible que pour l’analgésie.

📝 Points essentiels

• La morphine est le premier alcaloïde isolé en 1804 par Serturner et Segun, et l’héroïne (diacétylmorphine) est un dérivé de 1898.
• La capsule sèche du pavot contient environ 0,1 à 0,2 % d’alcaloïdes, avec une hiérarchie morphine > noscapine > codéine > papavérine > thébaïne.
• L’opium (latex desséché) renferme 10 à 25 % d’alcaloïdes totaux, avec surtout des morphiniques dont environ 10 % de morphine, et la teneur augmente quand l’opium devient plus sec.
• La morphine est caractérisée par 5 centres asymétriques (5R, 6S, 9R, 13S, 14R), et la morphine peut être transformée en codéine par méthylation (fonction phénol → méthyl).
• Pour la codéine, les posologies antitussives sont autour de 15 à 20 mg par prise (action centrale), et les posologies antalgiques sont typiquement 35 à 60 mg par prise.
• La codéine et apparentés sont contre-indiqués chez les enfants de moins de 6 ans, et la pholcodine n’est plus commercialisée depuis 2022 car elle favorise des allergies graves aux curares.

💡 Astuce mémo

Capsule → latex → opium : plus ça sèche, plus les alcaloïdes se concentrent, et la codéine passe de 15–20 mg (toux) à 35–60 mg (douleur).

📖 2. Nicotine et arécoline

🔑 Notions clés & Définitions

• Nicotine : La nicotine est un alcaloïde du tabac, base forte et volatile, responsable d’effets psychostimulants addictifs via l’activation des récepteurs nicotiniques.
• Tabac Nicotiana tabacum : Le tabac est une plante (Nicotiana tabacum) dont les feuilles contiennent de la nicotine, principale source des alcaloïdes totaux du tabac.
• Arécoline : L’arécoline est un alcaloïde de la noix d’Arec, à forts effets parasympathomimétiques, agoniste muscarinique et nicotinique.
• Chique de Bétel : La chique de bétel est la tradition de mastication noix d’Arec avec chaux, utilisée pour rendre l’arécoline plus apolaire et mieux absorbée.

📝 Points essentiels

• La nicotine se retrouve principalement dans Nicotiana tabacum et Nicotiana rustica, et représente plus de 90% des alcaloïdes totaux avec environ 0,6 à 9% dans la plante.
• La nicotine est décrite comme agoniste des récepteurs cholinergiques nicotiniques, ce qui stimule le SNC et favorise l’accoutumance.
• En cas d’intoxication aiguë par nicotine, des signes comme vasoconstriction et tachycardie peuvent évoluer vers dépression respiratoire, collapsus, convulsions et décès.
• La dose toxique pédiatrique mentionnée est d’environ 3 mg, et une dose mortelle orale est estimée autour de 60 mg chez un non-fumeur.
• L’arécoline, issue de la noix d’Arec, provoque une coloration rouge des muqueuses après mastication et agit comme agoniste muscarinique et nicotinique.
• L’association avec de la chaux permet de former la forme basique non ionisée, donc plus apolaire, augmentant le passage au travers des muqueuses et du SNC.

💡 Astuce mémo

Nicotine = Nicotique (récepteurs nicotiniques) ; Arécoline = Arec + chaux (non ionisée, rouge des muqueuses).

📖 3. Alcaloïdes tropaniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau tropane : Le noyau tropane est une structure bicyclique formée par fusion partielle d’une N-méthyl-pyrrolidine avec une N-méthyl-pipéridine sur l’azote et des carbones adjacents.
• Série Tropanol : La série Tropanol regroupe les dérivés dont l’hydroxyle du tropanol est en position α, sous le cycle, déterminant leur stéréochimie.
• Série Pseudotropanol : La série Pseudotropanol regroupe les dérivés dont l’hydroxyle du tropanol est en position β, au-dessus du cycle, menant par exemple à la cocaïne.
• Scopolamine : La scopolamine est un atropinique tropanique époxydé (hyoscine) de type parasympatholytique, connu pour des effets amnésiants.
• Atropine : L’atropine est un atropinique tropanique issu de l’estérification du tropanol par l’acide tropique lorsque la stéréochimie conduit à l’OH en α.

📝 Points essentiels

• La biogénèse des alcaloïdes tropaniques débute à partir d’acides aminés aliphatiques (notamment l’ornithine) puis passe par une oxydation donnant une tropinone avant réduction stéréosélective.
• La position de l’hydroxyle après réduction distingue la série : α-OH donne Tropanol (ex. atropine) tandis que β-OH donne Pseudotropanol (ex. cocaïne).
• Pour le Tropanol, l’estérification par l’acide tropique mène à l’atropine ; l’atropine est associée à la stéréochimie de l’OH en α et l’hyoscyamine en L est plus active mais s’isomérise facilement.
• La scopolamine (hyoscine) correspond à un tropanol portant en plus une époxydation, ce qui la rend parasympatholytique et lui confère des effets amnésiants.
• Sources industrielles mentionnées : Duboisia (scopolamine au printemps, hyoscyamine/atropine selon saison) et belladone (Atropa belladonna, scopolamine majoritaire, baies dangereuses).
• Dans la belladone, la quantité mortelle indiquée est de 3 baies chez l’enfant et de 8 baies chez l’adulte, avec symptômes d’intoxication comportant confusion mentale et troubles oculaires (mydriase, photophobie).

💡 Astuce mémo

α sous le cycle = Tropanol (atropine) ; β au-dessus = Pseudotropanol (cocaïne) : αβ comme “haut/bas”.

📖 4. Colchicine et crise de goutte

🔑 Notions clés & Définitions

• Crise de goutte : La crise de goutte est une poussée inflammatoire aiguë déclenchée par la cristallisation d’urate de sodium dans les articulations.
• Hyperuricémie : L’hyperuricémie correspond à l’augmentation du taux d’acide urique dans le sang, due à une élimination insuffisante.
• Colchicine : La colchicine est un alcaloïde actif à très faibles doses, utilisé pour couper les symptômes de la crise de goutte.
• Microtubules : Les microtubules sont des structures nécessaires au déplacement des globules blancs, et leur inhibition diminue l’inflammation.

📝 Points essentiels

• La goutte associe hyperuricémie et cristaux d’urate de sodium qui, en milieu acide, provoquent une crise douloureuse et inflammatoire subite.
• La colchicine est surtout symptomatique : elle bloque la formation des microtubules, empêchant le déplacement des globules blancs vers les cristaux et réduisant l’inflammation.
• Posologie J1 : 1 mg en 3 prises si le traitement débute avant 36 h, sinon 1 à 2 mg/j.
• Posologies J2-J3 : 0,5 mg en 2 ou 3 prises par jour, puis à partir de J4 : 1 ou 0,5 mg/j avec diminution à 0,5 mg/j.
• La colchicine dépasse rarement 5 jours et nécessite une surveillance des troubles digestifs éventuels.
• Au-delà de 40 mg/j, la toxicité de la colchicine peut être mortelle.

💡 Astuce mémo

Goutte = cristaux → colchicine = stop microtubules → stop “déplacement” des globules blancs → baisse rapide de la crise.

📖 5. Quinquina et quinine

🔑 Notions clés & Définitions

• Quinquina : Plante du genre Cinchona dont l’écorce contient des alcaloïdes, dont la quinine, utilisés contre le paludisme.
• Cinchona pubescens : Espèce de quinquina rouge la plus commune, produisant des alcaloïdes totaux jusqu’à 8% et une quinine dominante entre 30 et 60%.
• Quinine diastéréoisomères : En plus de la forme quinine, le quinquina fournit plusieurs diastéréoisomères (quinidine, cinchonidine, cinchonine) issus de centres asymétriques.
• Sels de quinine : Formes ionisées de la quinine obtenues par protonation sur deux azotes, modifiant la polarité et la solubilité.

📝 Points essentiels

• La quinine est la molécule de référence contre le paludisme, notamment pour les formes circulant dans les globules rouges (activité schizonticide sur formes jeunes et sexuées).
• Le traitement par quinine est curatif (pas préventif depuis les années 2000), avec des doses orales de 250 à 500 mg par comprimé en pratique.
• En cas d’accès palustre, des injections de 8 mg/kg toutes les 8 h sont utilisées car la demi-vie mentionnée est d’environ 4 h.
• La quinine forme des sels en milieu adapté : les protons se fixent d’abord sur l’azote n°1 (plus basique), puis sur l’azote n°2, ce qui augmente la solubilité quand les deux azotes sont protonés.
• Le cinchonisme survient en cas de surdosage (taux plasmatique > 10 mg/L) avec apparition 2 à 3 jours après le début du traitement et peut nécessiter d’ajuster la perfusion (injection diluée et progressive).
• Des risques graves sont rapportés à l’injection (amaurose, surdité) et des interactions sont possibles avec des antihistaminiques pouvant favoriser des troubles du rythme comme les torsades de pointes.

💡 Astuce mémo

2 azotes = 2 protonations : + de sels donc + de solubilité (inversion de polarité selon pH).

📖 6. Coumarines et anticoagulants

🔑 Notions clés & Définitions

• Coumarines : Ce sont des lactones aromatiques dont une biosynthèse par substitutions permet de former des dérivés avec des noyaux supplémentaires et des propriétés biologiques variables.
• Pyranocoumarines : Ce sont des coumarines dites angulaires formées après cyclisation d’une chaîne isoprène ajoutant un noyau pyrane à la structure coumarine.
• Furocoumarines : Ce sont des coumarines dites linéaires formées après cyclisation d’une chaîne isoprène ajoutant un noyau furane à la structure coumarine.
• Psoralène : C’est une furocoumarine sans substituant sur la structure de base, utilisée car elle réagit avec l’ADN sous UV pour stimuler la mélanine.
• Bergaptène : C’est une furocoumarine correspondant au psoralène portant un méthoxy en position 5, notée 5MOP.

📝 Points essentiels

• Les coumarines thérapeutiques possèdent un cycle supplémentaire de 5 ou 6 chaînons contenant un hétéroatome en plus du noyau coumarine.
• À forte dose, les coumarines présentent une hépatotoxicité, ce qui impose une utilisation prudente.
• La furocoumarine de base est le psoralène, puis l’ajout d’un méthoxy donne bergaptène en 5MOP et xanthotoxine en 8MOP.
• Après exposition UV, les psoralènes (psoralène, bergaptène, xanthotoxine) favorisent la formation d’adduits à l’ADN, ce qui entraîne une repigmentation via stimulation de la production de mélanine en pUVA.
• Leur utilisation est très contrôlée pour limiter le risque de cancer cutané et se fait chez des patients diagnostiqués comme pour vitiligo ou psoriasis.
• Après soleil, une phototoxicité peut survenir avec formation de phlyctènes, liée aux adduits ADN potentiellement mutagènes et cancérogènes.

💡 Astuce mémo

5MOP = méthoxy en position 5 → bergaptène ; 8MOP = méthoxy en position 8 → xanthotoxine.

📖 7. Flavonoïdes et anthocyanes

🔑 Notions clés & Définitions

• Flavonoïdes : Composés phénoliques issus de la voie du shikimate, formés après allongement par ajout de 3 unités d’acétates puis une cyclisation caractéristique des flavonoïdes.
• Anthocyanes : Dérivés des flavonoïdes obtenus après réduction, responsables de couleurs dépendantes de la chimie du noyau flavonique.
• Réduction des flavonoïdes : Étape chimique qui transforme des flavonoïdes en anthocyanes en modifiant l’état d’oxydation du motif structural.

📝 Points essentiels

• Les flavonoïdes dérivent de structures issues de la voie du shikimate par ajout de 3 unités d’acétates, suivies d’une cyclisation spécifique des flavonoïdes.
• Les anthocyanes sont des dérivés des flavonoïdes produits après réduction.
• Les flavonoïdes et anthocyanes font partie des composés naturels polyphénoliques issus de la voie du shikimate, avec des substitutions et polymérisations variables selon les conditions.
• Les variations structurales (ornementations et réduction) modifient les propriétés des molécules, expliquant des différences de comportement selon les saisons et le contexte végétal.

📖 8. Tanins et classification des alcaloïdes

🔑 Notions clés & Définitions

• Tanins : Ce sont des polyphénols capables de « tanner » la peau en la transformant en cuir.
• Acide gallique : C’est une molécule pivot des tanins, servant de base aux structures C6-C1 issues de la voie du shikimate.
• Tanins galliques : Ce sont des tanins formés à partir de la polymérisation de motifs C6-C1 de type acide gallique avec des sucres.
• Alcaloïdes indoliques : Ce sont des alcaloïdes issus du tryptophane, caractérisés par un noyau indole où l’azote reste en position alpha par rapport au cycle benzénique.

📝 Points essentiels

• Les tanins galliques et ellagiques proviennent de la polymérisation de motifs C6-C1 de type acide gallique avec combinaison à des sucres.
• Les tanins appartiennent aux polyphénols dérivés de la voie shikimate, avec un squelette de type C6-C1 pour les précurseurs.
• Les alcaloïdes de la voie du shikimate dérivent d’acides aminés aromatiques et se classent notamment en indoliques, quinoléiques, isoquinoléiques et peptidiques.
• À partir du tryptophane, on obtient des alcaloïdes indoliques et quinoléiques, avec un azote conservé en position alpha de la structure aromatique.
• À partir de la tyrosine, on obtient des alcaloïdes isoquinoléiques après décarboxylation puis cyclisation, avec un azote en position beta par rapport à l’aromatique.
• L’identification attendue à l’examen concerne surtout les alcaloïdes indoliques et quinoléiques.

💡 Astuce mémo

TrypTOphane→Indole/Quinoléine: azote en alpha ; Tyrosine→Isoquinoléine: azote en beta.

📖 9. Pseudoalcaloïdes toxiques et cannabis

🔑 Notions clés & Définitions

• Tétrahydrocannabinol THC : Cannabinoïde très apolaire dont la structure permet un passage facile vers le SNC et provoque des effets psychodysleptiques.
• Cannabidiol CBD : Cannabinoïde dont la structure ne conserve pas l’activité psychotrope observée pour le THC.
• Cannabinol CBN : Cannabinoïde obtenu après transformation partielle liée à l’ouverture du cycle, avec une activité psychotrope perdue par rapport au THC.
• Récepteurs cannabinoïdes CB1 : Récepteurs du SNC ciblés par les cannabinoïdes, associés à un effet central incluant une action agoniste partielle et des propriétés anti-convulsivantes.
• Récepteurs cannabinoïdes CB2 : Récepteurs associés à l’immunité, modulés par les cannabinoïdes pour produire un effet surtout anti-inflammatoire et immunosuppresseur.

📝 Points essentiels

• Le chanvre à visée psychotrope se distingue par la teneur en THC, seuil mentionné à 0,2% du poids sec pour distinguer légal et illicite.
• Sur la CCM avec bleu de tétrazolium, THC, CBD et CBN migrent très près et on utilise le thymol comme témoin de positionnement pour les différencier.
• Dans les fleurs femelles sélectionnées pour la marijuana, la teneur en THC est indiquée entre 4% et 13% (jusqu’à 20% dans certains cas), et un joint peut contenir 15 à 35 mg de THC.
• La forme de cannabis la plus dangereuse citée est l’huile avec une teneur en THC supérieure à 50%, alors que la résine (haschich) est indiquée >15%.
• Le THC agit via les récepteurs CB1 (effet central, agoniste partiel) et CB2 (effet périphérique anti-inflammatoire via immunomodulation), avec des effets psycho-sensoriels variables selon les individus.

💡 Astuce mémo

Ouverture du cycle pyrane : CBD et CBN perdent l’activité psychotrope, alors que THC garde l’insaturation C9–C10 (SNC).

📖 10. Anthraquinones et hétérosides

📖 11. Huiles essentielles et monoterpènes

🔑 Notions clés & Définitions

• Huiles essentielles : Produits odorants issus de plantes, à composition complexe, obtenus par des procédés précis sans modifier significativement la composition de l’essence végétale.
• Chimiotype : Variété chimique d’une même espèce, où la composition majoritaire des huiles essentielles change selon la provenance et les conditions de culture.
• Pyréthrines : Monoterpènes d’origine végétale dont la structure agit sur les neurones cholinergiques des animaux à sang froid.
• Chémotype du thym : Répartition des composés majoritaires du thym selon le chémotype, chaque profil associant des activités antiseptiques différentes.

📝 Points essentiels

• Une huile essentielle peut varier pour une même espèce selon les facteurs bio-abiotiques (température, soleil, sol) et l’organe utilisé (feuille, écorce, fleurs).
• Les contrôles qualité portent notamment sur le chimiotype/profil biochimique, l’origine, l’organe producteur, le mode d’extraction et les données d’identification du lot.
• Les HE officinales sont définies par le procédé d’obtention, principalement hydrodistillation (vapeur d’eau) ou expression à froid pour les agrumes, avec des propriétés physico-chimiques liées au mode de préparation.
• La majorité des HE sont volatiles et non miscibles à l’eau, avec une densité < 1 sauf exceptions comme le clou de girofle et la cannelle.
• Les phénols sont plus agressifs et toxiques que les alcools, et les HE peuvent être vésicantes/nécrosantes, allergisantes, phototoxiques ou neurotoxiques selon les constituants.
• Les pyréthrines bloquent les canaux sodiques présynaptiques des neurones cholinergiques des animaux poïkilothermes, et elles sont environ 10 fois plus toxiques pour les animaux à sang froid que pour les animaux à sang chaud.

💡 Astuce mémo

Chimiotype = même espèce, profils différents (odeur et activité suivent le pays et le chémotype).

📅 Repères chronologiques

📊 Tableaux de synthèse

Séries tropaniques (α-OH vs β-OH)

HE : principales méthodes d’obtention

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre opium et capsule : la capsule sèche contient 0,1–0,3% d’alcaloïdes, l’opium 10–25% (concentré après séchage).
2. Penser que la graine de pavot contient des alcaloïdes : c’est la seule partie sans alcaloïdes.
3. Sauter la différence séries tropaniques : α-OH = Tropanol (atropine), β-OH = Pseudotropanol (cocaïne).
4. Croire que colchicine traite le fond : c’est uniquement symptomatique (bloque la formation des microtubules).
5. Inverser furocoumarines : psoralène (base), bergaptène = 5MOP, xanthotoxine = 8MOP.
6. Mélanger THC/CBD/CBN sur la CCM : ils migrent très près ; le thymol sert de témoin de positionnement.
7. Traiter l’HE comme de l’eau aromatisée : elles sont non miscibles à l’eau, très concentrées et jamais à administrer pures/diffuser longtemps.

✅ Checklist Examen

1. Distinguer pavot somnifère, latex → opium (oxydation, séchage) et capsule sèche (0,1–0,3%) avec la hiérarchie morphine > noscapine > codéine > papavérine > thébaïne.
2. Citer au moins 3 points structuraux/pharmacochimiques : morphine 5 centres asymétriques, noyau morphinane 5 cycles, codéine = méthylation de la fonction phénol.
3. Expliquer l’intoxication nicotine (signes évolutifs) et connaître les ordres de dose toxique pédiatrique ~3 mg et mortelle orale ~60 mg chez non-fumeur.
4. Donner la différence Tropanol vs Pseudotropanol (α-OH vs β-OH) et relier scopolamine/scopolamine (époxydation) à ses effets amnésiants.
5. Rappeler mécanisme et place thérapeutique de la colchicine : arrêt inflammation de crise via inhibition des microtubules, et posologies J1–J4 avec seuil de toxicité >40 mg/j.
6. Justifier le curatif de la quinine (pas préventif depuis les années 2000) et le cinchonisme (taux plasmatique >10 mg/L, apparition 2–3 jours).
7. Décrire formation des sels de quinine (protons sur azote n°1 puis n°2) et le risque lors d’injection (amaurose/surdité, torsades avec interactions).
8. Expliquer pUVA des psoralènes : adduits ADN après UV → repigmentation via production de mélanine, et distinguer psoralène/bergaptène/xanthotoxine (5MOP/8MOP).
9. Relier flavonoïdes ↔ anthocyanes par réduction, et la réaction à la cyanidine (coloration pourpre) pour identifier la présence de noyau flavonique/anthocyanes.
10. Connaître cannabis : seuil légal THC = 0,2% poids sec, rôles CB1 (agoniste partiel, anti-convulsivant) et CB2 (immunité/anti-inflammatoire), et usages/dangers (forme huile >50% THC).
11. Enumérer 2–3 propriétés/risques clés des HE : origine par extraction, non miscibles à l’eau/volatiles, phénols plus agressifs, et contre-indications (asthme, convulsions, grossesse/allaitement).
12. Connaître au moins une cible des monoterpènes/pyréthrines : pyréthrines bloquent canaux sodiques présynaptiques et sont ~10 fois plus toxiques chez animaux à sang froid, et rappeler l’avertissement sur diffusion/ponctualité.