Contribution à l'étude du lien entre Annonaceae et parkinsonisme : identification et quantification d'acétogénines par déréplication; métabolisation de phase I et approche de la distribution de l'annonacine

par Jessica Le Ven

Thèse de doctorat en Chimie pharmaceutique

Sous la direction de Guy Lewin et de Pierre Champy.

Le président du jury était Olivier Laprévote.

Le jury était composé de Guy Lewin, Pierre Champy, Françoise Gueritte, Thierry Cresteil, Sabrina Boutefnouchet.

Les rapporteurs étaient Sophie Tomasi, Xavier Declèves.


  • Résumé

    Dans les Antilles françaises, une proportion anormalement élevée de parkinsonismes atypiques sporadiques – des tauopathies – est observée. Un lien avec la consommation de plantes de la famille des Annonaceae, en particulier Annona muricata L. (corossol) a été démontré. Les acétogénines d’Annonaceae, des inhibiteurs puissants du complexe I de la chaine respiratoire mitochondriale, sont considérées comme des toxines candidates. L’annonacine, une acétogénine représentative, majoritaire dans A. muricata, est neurotoxique in vitro et in vivo. L’Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments a exprimé ses doutes quant à ce problème de santé publique. Elle insiste sur l’importance d’évaluer l’exposition des consommateurs d’Annonaceae aux acétogénines, et de déterminer les paramètres pharmacocinétiques de ces molécules. Au cours de cette thèse, nous avons cherché à répondre à ces interrogations, avec l’annonacine pour modèle. Après l’analyse structurale d’acétogénines étalons, une méthode de déréplication puissante et innovante a été mise au point par CLHP-ESI-LTQ-Orbitrap® avec infusion post-colonne de lithium. Les profils complets des acétogénines d’extraits bruts issus d’un nectar d’A. muricata et d’un alcool d’Annona cherimolia Mill. (annone, chérimole) ont été élucidés, mettant en évidence une composition plus complexe et plus variée que celle envisagée dans la littérature. A. cherimolia n’avait pas été identifiée comme une source d’exposition jusqu’à maintenant. Des données quantitatives ont été obtenues par CLHP-DAD-MS, à partir d’une quinzaine d’échantillons de produits commerciaux, confirmant une exposition humaine importante à ces molécules par voie alimentaire, via des produits d’origines géographiques, de statuts et de modes d’obtention variés. Des travaux préliminaires d’étude du passage de l’annonacine à travers des membranes biologiques ont été amorcés (modèles de barrières intestinale – Caco-2 – et hémato-encéphalique – hCMEC/D3). Une étude de métabolisation de phase I de l’annonacine sur microsomes de foie de Rat a permis d'identifier 25 métabolites mono-hydroxylés par CLHP-ESI-LTQ-Orbitrap®. Seuls trois d’entre eux sont observés avec des microsomes humains. Ces métabolites ont été obtenus par hémisynthèse (bioconversion, catalyse par porphyrines) et leur structure a été déterminée. Les résultats montrent que cette étape de métabolisation n’est pas cruciale dans le devenir de l’annonacine, et ne peut expliquer de susceptibilité différentielle aux acétogénines. Après la présentation de rappels concernant les Annonaceae, les parkinsonismes et leurs formes atypiques guadeloupéennes et tropicales, puis d’aspects méthodologiques en spectrométrie de masse, nos travaux de phytochimie analytique, d’analyse métabolique, d’hémisynthèse et de détermination structurale sont présentés, et discutés en regard d’un problème de santé publique potentiellement large et préoccupant.

  • Titre traduit

    Contribution to the study of the relationship between Annonaceae and parkinsonisms : identification and quantification of acetogenins by dereplication; phase I metabolism and approach of the distribution of annonacin.


  • Résumé

    In the French West Indies, an unusually high proportion of atypical sporadic parkinsonisms - tauopathies - is observed. A link between these atypical parkinsonisms and the consumption of plants of the Annonacea family, Annona muricata L. (soursop) was demonstrated. The Annonaceous acetogenins are potent inhibitors of complex I of mitochondrial respiratory chain and are considered to be in vitro toxins candidate. The major acetogenin in Annona muricata, annonacin, is neurotoxic in in vitro and in vivo models. Afssa (Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments) expressed its concern regarding this public health problem. The Agency reports the importance of assessing consumers ‘exposure to Annonaceous acetogenins, and of determining the pharmacokinetic of these molecules. In this thesis, we sintended to answer these questions, with annonacine as a model. After the structural analysis of acetogenins standards, a powerful and innovative method of dereplication was developed by HPLC-ESI-LTQ-Orbitrap ® with post-column infusion of lithium. Complete acetogenins profile in crude extracts from nectar of A. muricata and from an alcohol of Annona cherimolia Mill. (Annona, cherimoya) were elucidated, revealing a more complex and more varied composition than that proposed in the literature. A. cherimolia had not been identified as a source of exposure to date. Quantitative data were obtained by HPLC-DAD-MS, from fifteen samples of commercial products, confirming an important human exposure to these molecules through food products of varied geographical origins, status and methods. Preliminary works to study ability of annonacin to cross biological membranes have been initiated (intestinal barrier models - Caco-2 - and blood-brain barrier - hCMEC/D3). A study of phase I metabolism of annonacin in rat liver microsomes allowed the identification of 25 mono-hydroxylated metabolites by HPLC-ESI-LTQ-Orbitrap®. Only three of them were observed with human microsomes. These metabolites were obtained by semisynthesis (bioconversion, porphyrin mediated catalysis) and their structure was determined. The results show that phase metabolism is not critical in the becoming of annonacin, and cannot explain a differential susceptibility of acetogenins. After a presentation of the Annonaceae family, of parkinsonism – including atypical and guadeloupean forms then of and methodological aspects of mass spectrometry, analytical phytochemistry of our work, metabolic analysis, semisynthesis and structure determination are proposed, and discussed in the context of a public health problem and potentially broad concern.


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