Généralités sur Medicago sativa.L

Depuis la nuit des temps, les humains apprécient les vertus apaisantes et analgésiques des plantes (Chevallier , 2008). Aujourd’hui, les traitements à base de plantes reviennent au premier plan, car l’efficacité des médicaments décroît, les bactéries et les virus se sont peu à peu adaptés aux médicaments et leurs résistent de plus en plus. C’est pourquoi on utilise la phytothérapie qui sur la base des molécules naturelles souvent associées aux traitements classiques propose des remèdes bien acceptés par l’organisme. En Algérie, pays avec plus de 3000 espèces dont 15% endémiques (Quezel, 1963 ; Gaussen, 1982;Boutaghane, 2013).

Notre travail constitue dans ce cadre une modeste contribution à la valorisation des plantes médicinales. La luzerne cultivée Medicago sativa.L a fait l’objet de plusieurs travaux publiés particulièrement sur son utilisation comme plante fourragère et sa capacité à fixer l’azote atmosphérique. Elle est cultivée aussi, surtout pour les besoins agricoles. Néanmoins, ses applications thérapeutiques demeurent rares ou même inconnues. L’objectif de cette étude est de valoriser Medicago sativa.L en tant que plante médicinale. Notre intérêt s’est porté sur la richesse en composés chimiques de cette espèce végétale lui donnant des propriétés exceptionnelles qui lui permettent d’être classée parmi les plantes à effets thérapeutiques (Faid et al., 1995; Hsieh, 2000 ). L’organisme humain possède des molécules antioxydants. Certains de ces molécules sont endogènes d’autres sont exogènes qu’on peut obtenus à partir des substances apportées par l’alimentation, notamment le cas des polyphenols végétaux. Les composés phénoliques représentent l’un des groupes les plus importants du fait qu’ils aient une faible toxicité et de nombreux avantages thérapeutiques. Le contenu phénolique d’une plante dépend d’un certain nombre de facteurs intrinsèques et extrinsèques (Falleh et al., 2008). L’étude réalisée sur cette espèce portera aussi bien sur l’aspect quantitatif et qualitatif d’un groupe de substances actives : les polyphénols tels que les saponines et les flavonoïdes extraits respectivement de feuilles, des tiges et du mélange de la partie aérienne de Medicago sativa.L ainsi que leur activité microbiologique. Le calcul du rendement et l’activité microbiologique des différents extraits, ont permis de déterminer l’influence de la partie utilisée de la plante et du solvant d’extraction sur ces derniers (Jokić et al., 2010; Bonnaillie et al., 2012).

Généralités sur Medicago sativa.L

Présentation de la famille des Fabacées

La luzerne cultivée ou Medigago sativa.L appartient à la famille des Fabacées qui constituent la troisième famille la plus importante du monde végétal (environ 12000 espèces) après les Astéracées et les Orchidacées. Les Fabacées, au sens large, sont des plantes herbacées, des arbustes, des arbres ou des lianes. C’est une famille cosmopolite des zones froides à tropicales. Leurs feuilles sont alternes, composées, pennées ou palmées et en général pourvues de stipules formées d’un calice gamosépale souvent bilabié et d’une corolle dite papilionacée parce que sa forme rappelle celle d’un papillon, leurs fleurs hermaphrodites, sont surtout zygomorphes et en général pentamères. La corolle qui du reste ne présente pas ce type de structure dans l’ensemble de la famille est formée d’un grand pétale supérieur, l’étendard de deux pétales latéraux parallèles, les ailes et de deux pétales inférieurs recourbés vers le bas libres ou réunis par le bord inférieur de manière à former la carène qui renferme les étamines et le pistil. Les étamines sont au nombre de 10 . Le fruit issu d’un seul carpelle, est un fruit sec typique (Gilbert et al., 1952 ; 1953; 1954).

Les trois sous-familles des Fabacées sont :
➤ Sous-famille Caesalpinioideae avec une fleur pseudo-papillonacée ;
➤ Sous-famille Mimosoideae avec une fleur régulière ;
➤ Sous-famille Faboideae ou Papilionoideae avec une fleur typique en papillon.

On observe normalement la présence de nodules fixateurs de l’azote atmosphérique sur les racines chez les Papilionoideae et les Mimosoideae alors qu’ils sont absents chez la plupart des Caesalpinioideae (Raven et al., 2000). Ces nodosités sont le résultat d’une symbiose entre des bactéries fixatrices d’azote, les Rhizobiums et ces différentes espèces de légumineuses. C’est pourquoi elles peuvent se développer sur des sols pauvres en azote et l’enrichir en engrais vert.

Une particularité métabolique des Fabacées est la présence d’une hémoprotéine fixatrice de dioxygène, la leghémoglobine (ou LegHb), très proche de l’hémoglobine. Cette protéine se trouve dans les nodules des racines et permet de fixer l’oxygène pour former un milieu anaérobie favorable au développement de Rhizobium. Dans les applications pharmaceutiques, de très nombreuses préparations (baumes, gommes, sirops, insecticides) sont faits à partir de fabacées papilionacées (Harrier et al., 1995).

Origine et distribution géographique de la luzerne

La luzerne fut introduite en Europe vers 470 avant J.C avant les guerres médiques. Elle portait alors le nom de Medica herbà « l’herbe de Médie », devenu plus tard le nom de genre : Medicago. Toutefois, les tablettes Hittites mentionnent déjà son utilisation, comme nourriture hivernale pour les animaux, 1400 à 1200 ans av.J.C. La luzerne proviendrait des hauts plateaux du Caucase de l’Iran et de Turquie où elle était appelée Alfalfa « le meilleur des fourrages ». A l’heure actuelle, la luzerne est la plante fourragère la plus cultivée dans le monde en raison de ses propriétés nutritives et médicinales (Brooker, 2007). Elle est notamment très répandue dans les zones tempérées chaudes subtropicales et en altitude (Mauries, 2003).

Caractères botaniques et position systématique de Medicago sativa.L

Caractères botaniques

C’est une plante herbacée vivace à tige dressée dès la base puis rameuse et anguleuse. Sa hauteur varie de 30 à 90 cm (figure n° 02). Elle présente des nodules racinaires qui témoignent de son association symbiotique avec les bactéries Rhizobium.

La première feuille est unifoliée. Les feuilles suivantes alternes, sont composées de trois folioles égales, glabres, obtuses, un peu échancrées et denticulées. Les fleurs violettes ou bleuâtres (figure n° 03), sont réunies en grappes allongées avec un fruit sous forme d’une gousse plus ou moins enroulée et spiralée de 1 à 4 spires (figure n° 04). La floraison se déroule entre juin et octobre.

Les parties aériennes sont les parties de la plante utilisées en médecine (Malinow, 1981; Gray, 1997; Hwang, 2001). La luzerne est une plante pérenne qui dure 2 à 10 ans selon son mode d’exploitation. C’est une plante qui résiste très bien au gel. Durant la période de froid, elle entre en dormance. Au printemps, elle crée de nouvelles tiges à partir de son pivot central. Elle repousse après l’hiver ou après chaque coupe grâce aux réserves constituées dans ses racines durant les périodes de végétation. Ces réserves durent jusqu’à 10 mois. Elle pousse de Mars à Octobre avec en moyenne de quatre coupes par an espacées de 35 à 45 jours selon la température (Mauries, 2003).

Position systématique

Elle est établie selon Cronquist (1981) :

Règne : Plantae
Classe : Magnoliopsida
Sous-classe : Rosidae
Ordre : Fabales
Famille : Fabaceae
Sous-famille: Faboideae
Genre: Medicago
Espèce: sativa

Superficies consacrées à la culture de la luzerne

Grâce à sa capacité d’assurer sa nutrition azotée par la fonction symbiotique et également par la voie de l’absorption racinaire de l’azote minéral du sol, au cours des années 80, la luzerne était cultivée sur 32 millions d’hectares à travers le monde. En Algérie, pour la période 1995 à 1997, la superficie consacrée à la luzerne pérenne Medicago sativa. L se situe entre 0.37 et 0.71% de la superficie réservée aux cultures fourragères. Par rapport aux cultures herbacées sa superficie représente entre 1.86 et 3.03% pour la même période (Chaabena, 2001).

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Table des matières

Introduction générale
Synthèse bibliographique
Chapitre I : Généralités sur Medicago sativa.L
1. Présentation de la famille des Fabacées
2. Origine et distribution géographique de la luzerne
3. Caractères botaniques et position systématique de Medicago sativa.L
3.1. Caractères botaniques
3.2. Position systématique
4. Superficies consacrées à la culture de la luzerne
5. Exigences environnementales de Medicago sativa.L
5.1. Le sol
5.2. La température
5.3. L’hydratation
5.4. La luminosité
6. Composition chimique de Medicago sativa.L
6.1. Composition nutritionnelle
6.1.1. Composition en protéines et acides aminés
6.1.2. Les lipides
6.1.3. Les hydrates de carbone
6.1.4. Les fibres
6.1.5. Les vitamines
6.1.6. Les éléments minéraux
6.2. Les substances du métabolisme secondaire
6.2.1. Les flavonoïdes
6.2.2. Les saponines
7. Intérêt de Medicago sativa.L
7.1. Intérêt écologique
7.2. Intérêt alimentaire
7.3. Intérêt thérapeutique
7.4. Intérêt fourrager
8. Toxicité et effets secondaires
Chapitre II : Les composés phénoliques
1. Activités biologiques des composés phénoliques
2. Classification des composés phénolique
2.1. Les flavonoïdes
2.1.1. Structure chimique des flavonoïdes
2.1.2. Classification des flavonoïdes
2.1.2.1. Les flavonols
2.1.2.2. Les isoflafonoides
2.1.2.3. Les flavanones
2.1.2.4. Les anthocyanes
2.1.3. Biosynthèse des flavonoïdes
2.1.4. Propriétés pharmacologiques des flavonoïdes
2.1.4.1. Propriétés anti-inflammatoires et effets sur le système immunitaire
2.1.4.2. Propriétés antimicrobiennes et antivirales
2.1.4.3. Propriété antioxydante
2.1.4.4. Propriétés anti-carcinogènes
2.2. Les saponines
2.2.1. Propriétés physicochimiques des saponines
2.2.2. Les saponines triterpéniques
2.2.3. Les saponines stéroïdiques
2.2.4. Propriétés pharmacologiques des saponines
2.2.4.1. La Dioscine
2.2.4.2. L’acide medicagéniques et l’acide luzernique
3. Quelques composés phénoliques utilisés en phytothérapie
3.1. Les tanins
3.2. Les coumarines
Partie expérimentale
1. Origine et récolte de la plante étudiée
2. Etude histologique de l’espèce Medicago sativa.L (Technique de la double coloration : Rouge Congo et vert de méthyle)
3. Screening phytochimique de l’espèce Medicago sativa.L
3.1. Recherche des anthocyanes
3.2. Recherche des leuco-anthocyanes
3.3. Recherche des flavonoïdes
3.4. Recherche des saponines
4. Analyse qualitative et quantitative des polyphénols et recherche d’activité antioxydante de l’extrait méthanolique de Medicago sativa.L
4.1. Préparation des extraits méthanoliques
4.2. Analyse de la composition chimique de l’extrait méthanolique par la chromatographie sur couche mince (CCM)
4.3. Dosage des phénols totaux
4.4. Évaluation de l’activité antioxydante
5. Effet de la composition physicochimique du sol de prélèvement sur le rendement des principes actifs de la luzerne
5.1. Analyse du sol de prélèvement
5.1.1. Texture
5.1.2. Matière organique
5.1.3. pH eau
5.1.4. pH KCl
5.1.5. Conductivité électrique
5.1.6. Dosage du calcaire total par titrimétrie
5.2. Extractions
5.2.1. Procédé d’extraction des flavonoïdes
5.2.2. Extraction des saponines
6. Analyse qualitatives des flavonoïdes par chromatographie liquide à haute performance HPLC et étude microbiologique des deux principes actifs de Medicago sativa.L
6.1. Etude détaillée des éléments d’un appareil d’HPLC
6.1.1. La colonne
6.1.2. L’éluant
6.1.3. Les pompes
6.1.4. L’injecteur
6.1.5. Le détecteur
6.1.6. Le calculateur-enregistreur
6.2. Test d’activité antibactérienne
6.2.1. Réactivation
6.2.2. Ensemencement
6.2.3. Disposition des disques
6.2.4. Lecture
Résultats et discussions
1. Etude histologique de l’espèce Medicago sativa.L
2. Tests préliminaires de Medicago sativa.L
3. Analyse qualitative et quantitative des polyphénols et recherche d’activité antioxydante de l’extrait méthanolique de Medicago sativa.L
3.1. L’analyse de la composition chimique de l’extrait méthanolique par CCM
3. 2. Dosage des polyphénols
3. 3. Evaluation de l’activité antioxydante
4. Effet de la composition physicochimique du sol de prélèvement sur le rendement des principes actifs de la luzerne
4. 1. Analyse du sol de prélèvement
4. 2. Calcul du rendement
4.2.1. Les flavonoïdes
4.2.2. Les saponines
5. Analyse qualitatives des flavonoïdes par chromatographie liquide à haute performance HPLC et étude microbiologique des deux principes actifs de Medicago sativa.L
5.1. Caractérisation des flavonoïdes de Medicago sativa.L par HPLC
5.2. Etude de l’effet antimicrobien des extraits
Conclusion générale

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