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Thapsia garganica

Thapsia garganica est une espèce végétale toxique, circum-méditerranéenne, de la famille des Apiacées. Elle a donné son nom à une molécule d'intérêt testée pour traiter certains cancers ou la Covid-19[2], la thapsigargine, inhibitrice de l'enzyme SERCA (Endo/sarcoplasmique calcium ATPase). On a aussi retrouvé cette molécule ou des analogues (qu'on cherche à synthétiser), dans d'autres plantes du même genre et de la même famille des Apiaceae (et plus récemment (2013) des guaianolides hexaoxygénés ont été détectées dans le genre Laser[3]. Son nom de genre (Thapsia) vient du grec ancien θαψι ́α (thapsia) car selon les grecs, la plante aurait été découvert sur l'île de Thapsos (actuelle Sicile)[4].

Thapsia garganica
Description de cette image, également commentée ci-après
Thapsia garganica L.
Classification selon Tropicos
Règne Plantae
Classe Equisetopsida
Sous-classe Magnoliidae
Super-ordre Asteranae
Ordre Apiales
Famille Apiaceae
Sous-famille Apioideae
Tribu Scandiceae
Sous-tribu Daucinae
Genre Thapsia

Espèce

Thapsia garganica
L., 1767[1]

Description

Cette plante vivace à la tige striée, glabre, ramifiée dans sa partie supérieure, atteint de 0,90 à 1,40 m de hauteur. Les feuilles sont vertes et glabres. Les feuilles primordiales sont petites, elliptiques et entières, les suivantes sont palmatilobées. Les feuilles de la base de la tige sont grandes, 2-3 pennatiséquées, les supérieures sont réduites à une gaine large[5]. La racine est volumineuse, noirâtre extérieurement, blanche intérieurement[6].

L'inflorescence est une grande ombelle composée à 15-20 rayons, portant des fleurs jaunes. L'involucre et involucelle sont absents. Les ombellules sont de forme globuleuses[5].

Le fruit est elliptique, comprimé dorsalement, de 10-15 sur 20-25 mm, à échancrures plus ou moins larges au sommet et à la base. Ailes latérales très développées, brillantes, d'un jaune paille, finement striées[5].

Cette espèce montre dans son aire de répartition une grande flexibilité phénologiques et de traits biologiques fonctionnels, en réponse aux conditions édaphiques, à l'altitude et à l'exposition (versant nord, sud…). Elle pourrait cependant être négativement affectée par le dérèglement climatique[7].

Liste des sous-espèces

Selon Catalogue of Life (14 juillet 2015)[8] :

  • sous-espèce Thapsia garganica subsp. garganica
  • sous-espèce Thapsia garganica subsp. gymnesica (Rosselló & Pujadas) A.M. Romo
  • sous-espèce Thapsia garganica subsp. messanensis

Écologie, répartition

Thapsia garganica est une plante méditerranéenne. Elle est présente au Maroc, en Algérie, en Tunisie et en Libye (Dobignard et Chatelain, 2010-11), mais aussi en Turquie, en Espagne, au Portugal, en Italie et en Grèce[9].

Propriétés
Structure de la thapsigargine.

L'huile essentielle extraite des racines contient principalement de l'élémicine (54 à 73 %) et de la latifolone (20 à 32 %) (Avato et Rosito, 2002).

Les racines contiennent principalement les constituants volatils suivants : les lactones sesquiterpènes, δ-cadinène, α- et δ-guaiène (en), élémol et guaiol (en) (champacol) (Drew et al., 2012), dont la thapsigargine.

Ali et al. (1985) ont montré que la thapsigargine est capable d'induire la libération d'histamine de diverses cellules (classées par ordre de sensibilité : mésentère, poumon et cœur). Cette propriété est à l'origine du caractère vésicant, mais aussi de l'intoxication humaine et animale (invertébrés y compris) si la molécule est ingérée. Toutes les thapsigargines sont maintenant considérées comme des composés de défense de certaines plantes contre les herbivores, car toxiques par inhibition des enzymes SERCA[10]. On sait maintenant que les thapsigargines constitue le moyen de défense biochimique dominant chez les Thapsia biosynthétisée par des voies qui semblent communes ou proches parmi ces plantes[11] - [12], en réponse aux agressions physiques sur la plante (herbivorie notamment)[13]. Elles inhibent les protéines membranaires qui pompent le calcium à l’intérieur du réticulum endoplasmique. Couplée à un peptide, c’est une prodrogue qui peut cibler les cellules du cancer de la prostate et, après activation de la molécule, les tuer par apoptose (Winther et al., 2010).

Utilisations

Usages phytopharmaceutiques

L'ancienne colonie grecque de Cyrène (côte nord de l'actuelle Libye exportait autrefois dans le moyen orient et vers l'occident une résine végétale dite silphium en latin( et σι ́λφιoν ou silphion en grec ancien)[14] - [15]. Cette résine valait son poids en argent (et parfois en or selon une source de l'antiquité). La plante servant à préparer le silphium figure sur plusieurs monnaies datant de l'époque où Cyrène était très riche (600 avant JC à environ 100 avant JC), montrant une forme typique de la famille des Apiacées. Il semble qu'elle se soit localement ou totalement éteinte après une phase de surexploitation ; ce serait peut-être même la première espèces végétale disparue documentée dans l'Histoire écrite humaine[16], vers le troisième siècle de notre ère, époque où les exportations ont cessé[14] - [15]. Parmi les hypothèses, les archéobotanistes estiment qu'il pourrait s'agir d'une plante du genre Ferula (retrouvée dans les ruines de Cyrène par le botaniste suédois Söderling-Brydolf dans les années 1960. Mais Söderling-Brydolf y a aussi retrouvé une importante population de Thapsia garganica L. qui pourrait aussi peut-être correspondre à la plante originelle en être proche[17]. Des textes anciens ont rapporté que les moutons nourri au silphion étaient particulièrement délicieux[16], mais la toxicité de T. garganica démontrée chez les mammifères notamment (illustrée par son nom anglais qui se traduit par « carotte mortelle », affaiblit cette hypothèse[18].

En dépit d'effets adverses (Hippocrate signalait déjà des effets irritants (brûlure) des Thapsia sur la peau vers 400 après JC), l'écorce de racine et la résine de Thapsia ont été très utilisées durant des siècles en médecine arabe et européenne[13].

Théophraste recommandait[19] - [20] d'en utiliser la résine, préparée à partir d'un alcoolat d'écorces de racines récoltées de décembre à mars, l'alcoolat étant ensuite concentré, utilisable selon lui contre la maigreur, certaines maladies pulmonaires chroniques et la stérilité. Lors de la préparation, il fallait soigneusement éviter tout contact de la peau avec les autres parties des racines que l'écorce, sous peine d'éruptions cutanées suivies de plaies suppurantes[21] - [22]. Bien que les emplâtres en contenant aient été décrits comme ayant des effets très désagréables[21] - 13], cette résine a été longtemps très utilisée pour calmer les irritations[21] - [23].

Cette plante figurait encore dans la Pharmacopée française de 1937, et elle fait encore partie de la pharmacopée traditionnelle d'Afrique du Nord, où elle sert de remède contre l'arthrite, l'herpès, la chute des cheveux, l'hypertension, les rhumatismes, l'eczéma et la gale[7] ;

À partir de 1973, le suédois Finn Sandberg et ses collègues, à la Royal Danish School of Pharmacy de Copenhague, puis à l'Université d'Uppsala ont fait de cette plante la source de plusieurs composés (guaianolides hexaoxygénées) chimiquement et pharmacologiquement intéressants[13].

En 1978, on isole son principe actif majeur, alors baptisé thapsigargine 1[24], et on en comprend la structure[25] - [26] - [27]. D'autres guaianolides polyoxygénés sont isolés dans les racines de la plante. Ces composés ont aussi été retrouvés en petite quantité dans les fruits de la plante [28], graines dont la récolte et plus facile que la collecte des racines (qui nécessite de tuer la plante).

La thapsigargine a d'abord été décrite comme induisant une production d'histamine à partir de mastocytes et de médiateurs à partir d'autres cellules appartenant au système immunitaire (si les cellules étaient incubées dans un milieu contenant du Ca2+).

La thapsigargine, qui semble être le principal composant de défense de cette plante, est cytotoxique et elle promeut certaines tumeurs. Mais elle est testée depuis les années 1980 contre certains cancers ; Thapsia garganica est à l'origine d'un médicament (G202), testé dans les années 2010 avec de bons résultats contre le cancer de la prostate, le cancer du sein et le cancer du foie[29]. La thapsigargine semble également active contre le SARS-CoV-2 responsable de la COVID-19 et contre d'autres coronavirus[2].

Poison pour la pêche

Dans la région de la Grande Kabylie (Algérie), les racines de cette plante sont pilés sur une roche plate près d'une rivière poissonneuse. La pâte obtenue est dispersée dans une surface d'eau formant un étang de préférence. Au bout de quelques minutes la macération agit sur les poissons et les anguilles en les intoxiquant. Ils remontent alors à la surface du plan d'eau où il suffit de les ramasser.

Alimentation

Cette plante (nommée Adheryis dans une partie du Maghreb) n'est généralement pas considérée comme alimentaire ou comestible, mais il semble que ce soit sa racine qui sert à parfumer l'eau de cuisson d'un couscous que les kabyles et Berbères préparent traditionnellement une fois par an pour fêter le début du printemps.

Notes et références
  1. The Plant List (2013). Version 1.1. Published on the Internet; http://www.theplantlist.org/, consulté le 14 juillet 2015
  2. Luc Ruidant, « Covid-19 : un antiviral d'origine végétale serait très efficace contre tous les variants », sur Site-UpdateSpecialiste-FR, (consulté le )
  3. (en) Harmatha J , Budesinsky M, Vokac K, Kostecka P, Kmonickova E, Zidek Z (2013) Trilobolide and related sesquiterpene lactones from Laser trilobum possessing immunobiological properties. Fitoterapia 89C:157
  4. (en) Pujadas A et Rossello JA (2003) In: Nielto Feliner G, Jury SL, Herrerroq A (eds) Flora Iberica, vol 10. Real Jardin Botanica. CSIC, Madrid, p 401.
  5. Germaine Pottier-Alapetite, Flore de la Tunisie, vol. 1, Tunis, Ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche scientifique et ministère de l'Agriculture, , 612 p.
  6. François-Joseph Cazin, Traité pratique et raisonné des plantes médicinales indigènes, P. Asselin, , 3e éd., 1189 p. (lire en ligne)
  7. (en) Abd El‐Nasser S. Al Borki, Abdulhamid K. Alzerbi, Hanan F. Kabiel et Ahmad K. Hegazy, « ‘Variations in phenological and functional traits in Thapsia garganica populations in Al Jebel Al Akhdar, Libya’ », African Journal of Ecology, vol. 58, no 4,‎ , p. 639–648 (ISSN 0141-6707 et 1365-2028, DOI 10.1111/aje.12734, lire en ligne, consulté le )
  8. Catalogue of Life Checklist, consulté le 14 juillet 2015
  9. (fr) R. Hand, « Thapsia garganica L. », sur Euro+Med Plantbase, Botanic Garden and Botanical Museum Berlin-Dahlem, (consulté le )
  10. S. B. CHRISTENSEN, A. ANDERSEN et U. W. SMITT, « ChemInform Abstract: Sesquiterpenoids from Thapsia Species and Medicinal Chemistry of the Thapsigargins », ChemInform, vol. 28, no 37,‎ , no–no (ISSN 0931-7597, DOI 10.1002/chin.199737360, lire en ligne, consulté le )
  11. Martinez-SwatsonK,KjøllerR,CozziF,SimonsenHT,RønstedN,BarnesC(2020)Exploring evolutionary theories of plant defence investment using field populations of the deadly carrot. Ann Bot 125:737
  12. Martinez-Swatson K, Quiñonero-López C, Ernst M, Rønsted N, Barnes CJ, Simonsen HT (2020) Thapsigargins and induced chemical defence in Thapsia garganica. Chemoecology 30:255
  13. Christensen, S. B., Simonsen, H. T., Engedal, N., Nissen, P., Møller, J. V., Denmeade, S. R., & Isaacs, J. T. (2021) From Plant to Patient: Thapsigargin, a Tool for Understanding Natural Product Chemistry, Total Syntheses, Biosynthesis, Taxonomy, ATPases, Cell Death, and Drug Development. Progress in the chemistry of organic natural products, 115, 59-114. | URL=https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/978-3-030-64853-4_2.pdf
  14. Henry Koerper et A. L Kolls, « The silphium motif adorning ancient libyan coinage: Marketing a medicinal plant », Economic Botany, vol. 53, no 2,‎ , p. 133–143 (ISSN 0013-0001 et 1874-9364, DOI 10.1007/bf02866492, lire en ligne, consulté le )
  15. Jackson JR (1869) On the Thapsia garganica and silphium of the ancient .In : The student and intellectual observer of science literature and the art, vol 2. Groombridge and Sons, London
  16. Ken Parejko, « Pliny the Elder's Silphium: First Recorded Species Extinction », Conservation Biology, vol. 17, no 3,‎ , p. 925–927 (ISSN 0888-8892 et 1523-1739, DOI 10.1046/j.1523-1739.2003.02067.x, lire en ligne, consulté le )
  17. Söderling-Brydolf C (1970) Blomman i Cyrene. PA Norstedt & Söners Förlag, Stockholm
  18. D. Mohammedi, S. Mohammedi et G. Keck, « Principales intoxications végétales chez les ruminants en zone méditerranéenne », Revue d’élevage et de médecine vétérinaire des pays tropicaux, vol. 67, no 4,‎ , p. 163 (ISSN 1951-6711 et 0035-1865, DOI 10.19182/remvt.20558, lire en ligne, consulté le )
  19. Hort A (1916) Of certain plants not yet mentioned, which possess special properties. In : Theophrastus, enquiry into plants and minor works into odours and weather signs, vol 2. William Heinemann, London, p 316
  20. Trine Andersen, Carmen López, Tom Manczak et Karen Martinez, « Thapsigargin—From Thapsia L. to Mipsagargin », Molecules, vol. 20, no 4,‎ , p. 6113–6127 (ISSN 1420-3049, DOI 10.3390/molecules20046113, lire en ligne, consulté le )
  21. Davies GS (1892) Thapsia garganica, Linn. In: The pharmacology of the newer materia medica, Detroit, Michigan, USA
  22. Hammiche V, Merad R, Azzouz M (2013) Thapsia. In: Hammiche V, Merad R, Azzouz M (eds) Plantes toxiques à usage médicinal du pourtour méditerranéen. Springer, Paris, p 285
  23. Felter HW, Lloyd JU (1905) Thapsia. In: Felter HW, Lloyd JU (eds) King’s American dispensatory, vol 2, 19th edn. Ohio Valley Company, Cincinatti, Ohio, USA
  24. Rasmussen U, Christensen B, Sandberg F (1978) Thapsigargin and thapsigargicin, two new histamine liberating liberators from Thapsia garganica. Acta Pharm Suec 15:133
  25. Christensen SB, Kjoeller Larsen I, Rasmussen U, Christophersen C (1982) Thapsigargin and thapsigargicin, two histamine liberating sesquiterpene lactones from Thapsia garganica. X-ray analysis of the 7,11-epoxide of thapsigargin. J Org Chem 47:649
  26. Christensen SB, Schaumburg K (1983) Stereochemistry and carbon-13 nuclear magnetic resonance of the histamine liberating sesquiterpene lactone thapsigargin. A modification of Horeau’s method. J Org Chem 48:396
  27. Christensen SB (1988) Interpretation of the NMR and circular dichroic data of the sesquiterpene lactone thapsigargin. Acta Chem Scand B 42:623
  28. Dorthe Mondrup Skytte, Jesper Vuust Møller, Huizhen Liu et Helle Østergren Nielsen, « Elucidation of the topography of the thapsigargin binding site in the sarco-endoplasmic calcium ATPase », Bioorganic & Medicinal Chemistry, vol. 18, no 15,‎ , p. 5634–5646 (ISSN 0968-0896, DOI 10.1016/j.bmc.2010.06.032, lire en ligne, consulté le )
  29. Vanessa Wasta, « Drug from Mediterranean Weed Kills Tumor Cells in Mice », sur Johns Hopkins Kimmel Cancer Center, (consulté le )

Voir aussi

Bibliographie
  • (en) H. Ali, S. Brogger Christensen, J.C. Foreman, F.L. Pearce, W. Piotrowski et O. Thastrup, 1985. « The ability of thapsigargin and thapsigargicin to activate cells involved in the inflammatory response ». British Journal of Pharmacology, 85, 705-712 (librement téléchargeable sur internet).
  • (en) P. Avato et I. Rosato, 2002. Essential Oils from the Roots of Thapsia garganica L. Journal of Essential Oil Research. vol. 14, Issue 1, p. 20-22
  • F.-J. Cazin, 1876. Traité pratique et raisonné des plantes médicinales indigènes et acclimatées : avec un atlas de 200 plantes lithographiées (4e édition revue, corrigée et augmentée par le Dr Henri Cazin). Paris, P. Asselin, 1254 p. Téléchargeable sur gallica.bnf.fr.
  • A. Dobignard et C. Chatelain, 2010-11. Index synonymique et bibliographique de la flore d'Afrique du Nord. vol. 1, 2, 3, vol. 4 & 5 in prep. Consultable sur le site internet des Conservatoire et jardin botanique de la ville de Genève.
  • (en) D.P. Drew, S.K. Rasmussen, P. Avato et H.T. Simonsen, 2012. A comparison of headspace solid-phase microextraction and classic hydrodistillation for the identification of volatile constituents from Thapsia spp. provides insights into guaianolide biosynthesis in Apiaceae. Phytochem. Anal., 23(1):44-51.
  • G. Pottier-Alapetite, 1979. Flore de la Tunisie, vol. 1. Publié par les soins de A. Nabli. Tunis, ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche scientifique et ministère de l'Agriculture, 612 p.
  • (en) AML. Winther et al., 2010. Critical Roles of Hydrophobicity and Orientation of Side Chains for Inactivation of Sarcoplasmic Reticulum Ca2+-ATPase with Thapsigargin and Thapsigargin Analogs. J. Biol. Chem. 285, 28883-28892. Téléchargeable sur le site internet de l'institut de Saclay (CEA).
  • (en) Pickel B, Drew DP, Manczak T, Weitzel C, Simonsen HT, Ro DK (2012) Identification and characterization of a kunzeaol synthase from Thapsia garganica: implications for the biosynthesis of the pharmaceutical thapsigargin. Biochem J 448:261.
  • (en) Smitt U.W, Jäger A.K , Adsersen A, Gudiksen L (1995) Comparative studies in phytochemistry and fruit anatomy of Thapsia garganica and T. transtagana, Apiaceae (Umbelliferae). Bot J Linn Soc 117:281.

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