LES GLUCIDES
GENERALITES:
Définition:
Les glucides sont des constituants universels des organismes vivants, appelés parfois hydrates de carbone Cn(H2O)m.
Ce sont des composés carbonylés organiques polyhdroxylés (aldéhydiques ou cétoniques).
Ils englobent aussi leurs dérivés d’oxydation ou de réduction (acides uroniques, polyols), leurs esters et leurs éthers, et leurs dérivés aminés (osamines).
Rôles: chez les végétaux, ils ont les rôles suivants :
élément de soutien, principalement structural (ex, cellulose).
réserves énergétiques (ex, amidon).
constituants de métabolites variés (ex, acide nucléique).
CLASSIFICATION:
On distingue classiquement les oses simples, et les osides (holosides, hétérosides).
LES OSES SIMPLES: de formule générale Cn(H2O)m caractérisés par la présence d’une fonction aldéhydique (aldoses) ou cétoniques (cétoses).
Principaux oses simples végétaux:
c’est un groupe caractérisé par une grande diversité: pentoses, désoxy-pentoses, hexoses, désoxy-hexoses, didésoxy-hexoses, acides uroniques, etc.
Ils peuvent exister soit l’état libre, ou bien à l’état lié à des combinaisons hétérosidiques.
pentoses: D-ribose, D-ribulose, D-xylose, L-arabinose.
hexoses: D-glucose, D-mannose (epimère en 2 du glucose), D-galactose (epimère en 4 du glucose), D-fructose (cétose).
6-désoxy-hexose: appelé également (6-méthyl pentoses) dont les plus répandues sont: L- rhamnose = 6-désoxy-L-mannose (polysaccharides hétérogènes), L-fucose = 6-désoxy-L- galactose (algues Phéophycées, gommes), D-quinovose= 6-désoxy-D-glucose (quinquinas).
2-6 didésoxy-hexoses (2-désoxy méthyl-pentoses): D-digitoxose, L-oléandrose, D- cymarose.
dérivés des oses :
oses aminés (=osamines): D-glucosamine, D-galactosamine, …
acides uroniques: acide glucuronique, galacturonique, mannuronique, …
polyols (= itols): produits résultants de la réduction de la fonction carbonylée des oses: sorbitol, mannitol.
Principaux oses simples utilisés en pharmacie
D-Glucose.
Le D-glucose est préparé par hydrolyse enzymatique de l’amidon (action conjuguée d’α- amylase et d’amyloglucosidase).
Il est très abondant dans les fruits et le miel.
Il peut être utilisé par voie parentérale en solution aqueuse en solutions injectables (5 à 10%) ou en solutions injectables hypertoniques (15, 20, 30 et 50%) sont destinées : i) à la réhydratation habituelle, ii) à la prévention des déshydratations, iii) à la prophylaxie et au traitement de la cétose dans les dénutritions.
L’administration du glucose est effectuée en perfusion lente sous surveillance biologique (glycosurie, acétonurie, kaliémie).
D-Fructose.
Le D-fructose est présent dans tous les fruits et le miel (40 à 70%) et fait partie de presque tous les oligosaccharides des plantes.
Il est obtenu industriellement par hydrolyse du saccharose (glucose + fructose) ou de l’inuline (fructosane) constituant de la grande Aunée: Inula helenium L., Asteraceae.
Il est utilisé pour l’alimentation parentérale.
C’est également un sucre intéressant dans le régime de certains diabétiques et pour l’alimentation de l’effort.
1-4 Dérivés des oses simples utilisés en pharmacie.
D-Sorbitol (D-Glucitol).
Le D-sorbitol existe à l’état naturel dans le fruit de divers Rosaceae, en particulier dans celui du sorbier des oiseaux, Sorbus aucuparia L., ainsi que dans le thalle de quelques algues.
Il est indiqué dans le traitement symptomatique de la constipation, et dans celui des troubles dyspeptiques (ballonnement épigastriques, lenteur à la digestion, état nauséeux).
Il est doué d’une forte activité diurétique.
En perfusion, les solutés à 5% et 10% sont utilisés dans la prévention des déshydratations, réhydratation, prophylaxie et traitement de la cétose dans les dénutritions.
Il est employé comme cholagogue.
D-Mannitol.
Le D-mannitol existe à l’état naturel dans le frêne à manne, Fraxinus ornus L., Oleaceae obtenu par incision du tronc (plus de 50% de mannitol) et en quantités importantes dans le thalle d’algues brunes (laminaires).
Par voie orale, il est indiqué dans le traitement symptomatique des troubles dyspeptiques, traitement d’appoint de la constipation.
Un diurétique osmotique administré en perfusion.
Un édulcorant (régime du diabétique), et un excipient.
LES OSIDES: résultant de la combinaison, par l’intermédiaire de liaisons dites osidiques, de plusieurs molécules d’oses: holosides, ou d’oses avec des composés non glucidiques (hétérosides).
Les holosides: selon le nombre d’unités constitutives d’oses on distingue:
Diholosides ou Disaccharides : résultent de la condensation de deux molécules d’oses (liaison osidique mettant en jeu le caractère réducteur des fonctions).
Homogènes: maltose: O–α-D-Glcp-(1→4)-D-Glcp) …
Hétérogènes: saccharose: O–α-D-Glcp-(1→2)-β-D-Fruf), cet exemple est détaillé, puisqu’il représente le seul disaccharide à importance industrielle.
Le saccharose: est un sucre non réducteur, de formule générale C12H22O11.
Il est la principale forme de transport et de réserve temporaire de l’énergie chez les végétaux.
Principales sources industrielles:
La betterave sucrière Beta vulgaris L., Chenopodiaceae: c’est une plante cultivée dans toutes les régions tempérées.
La racine fournie de 16 à 17% de saccharose.
Après l’arrachage, les betteraves sont lavées, râpées ou découpées en cossettes (fines lanières), le saccharose est extrait par simple diffusion dans l’eau chaude, fournissant un jus sucré, et concentré jusqu’à cristallisation puis raffiné.
La canne à sucre Saccharum officinarum L., Poaceae: c’est une plante originaire de l’Inde et cultivée dans les régions tropicales et subtropicales.
La tige fournit de 15 à 20 % de saccharose.
Les tiges écrasées fournissent un jus (le vesou) qui débarrassé de ses protéines et neutralisé, filtré, décoloré et concentré, laisse cristalliser le saccharose brut.
En industrie pharmaceutique, le saccharose est utilisé comme excipient, pour la fabrication de sirops
En industrie agroalimentaire, le saccharose est employé comme conservateur.
Oligoholosides ou Oligosaccharides: constitués de 3 à 10 oses, formes de réserves spécifiques de groupes de végétaux restreints.
Selon la nature des oses ils peuvent être également homogènes ou hétérogènes.
Ils sont également non réducteurs (ex, stachyose, tubercule de Stachys tuberifera Nandin, Lamiaceae) ou reducteurs (ex, maltodextrines).
Polyholosides ou Polysaccharides ou Polyosides ou Glycanes: sont définis comme des polymères de haut poids moléculaire résultant de la condensation d’un grand nombre de molécules d’oses (plus de 10 unités d’oses), chaque ose est lié à son voisin par l’intermédiaire d’une liaison osidique.
Ce sont des molécules naturelles ayant une distribution quasi universelle.
Ils assurent, chez les êtres vivants, un grand nombre de fonctions vitales (rigidité des parois cellulaires des végétaux supérieurs, forme de stockage de l’énergie, protecteurs des tissus contre la déshydratation, rôle de défense.
On distingue les polysaccharides homogènes (homoglycanes: même ose) et les polysaccharides hétérogènes (hétéroglycanes: divers types d’oses).
Les polysaccharides homogènes ou homoglycanes:
A1.
Amidon:
La structure de l’amidon est constituée de deux homopolymères (amylose et amylopectine). L’amylose est de structure linéaire, constitué de 250 à 300 unités d’α- D-glucose [α-(1→4)].
Elle représente 15 à 30% de la masse de l’amidon.
L’amylopectine est de structure ramifiée, constituée de 1000 à 3000 unités de glucose : elle comprend de nombreuses chaînes courtes d’environ 20 unités d’α- D-glucose [liaisons α- (1→4)] se fixant sur d’autres chaînes d’α- D-glucose [liaisons α-(1→6)].
Les céréales constituent les sources productrices d’amidons officinaux: blés (triticum sp.), Riz (Oryza sp.), mais (Zea mais L.), céréales à intérêt alimentaire (sorgho, Sorghum bicolor (L.) Moench), céréales à intérêt pharmaceutique (orge, Hordeum vulgare L., Pomme de terre Solanum tuberosum L.).
L’amidon est un adjuvant dans la formulation de comprimés (diluants, liants, désintégrant, antimottants).
Applications dans l’industrie textile, colles et adhésifs.
A2.
Cellulose:
La cellulose est l’un des principaux constituants de la paroi cellulaire des végétaux.
C’est un polymère linéaire, constitué d’unités de D-glucose (au moins 300 unités), liées en β-(1→4).
Elle est retrouvée chez les cotonniers: Gossypium sp., Malvaceae, espèces asiatiques: G. arboreum L., G. herbaceum L., espèces américaines G. hirsutum L., G. barbadense L.
Elle sert à la préparation de polymères hydrosolubles (méthyl-, éthyl-, propyl-, et carboxyméthylcellulose), utilisés pour leurs propriétés filmogènes, épaississantes, stabilisantes, liantes et lubrifiantes.
A3.
Inuline:
L’inuline est un polymère du fructose lié par une liaison β-(2→1) à une molécule terminale de glucose.
Elle est trouvée exclusivement au niveau vacuolaire chez les Asteraceae, Boraginaceae, et Campanuleae.
L’inuline s’accumule dans les racines de Pissenlit (Taraxacum officinale L., Chicorée (Cichorium intybus L.) (Asteraceae).
L’inuline injectée par voie intraveineuse est utilisé pour l’exploration de la fonction rénale.
Les polysaccharides hétérogènes ou hétéroglycanes: polymères de masse moléculaire élevée (plusieurs 100.000) qui libèrent par hydrolyse plusieurs types d’oses ou dérivés d’oses (en particulier des acides uroniques).
B1.
Polysaccharides hétérogènes DES ALGUES MARINES:
Les algues constituent une source importante de polysaccharides aux propriétés épaississantes et gélifiantes.
Ce sont des polymères linéaires, acides faibles ou forts.
L’ ALGINE (ph. eur.):
Algine = alginates: sels (Na, K, Ca, Mg) de l’acide alginique;
acide alginique: polymère linéaire de deux acides uroniques : acide D-mannuronique et acide L-guluronique liaisons β- (1→4).
L’algine est retrouvée chez certaines algues brunes (Phaeophyceae): laminaires, macrocystis, et fucus.
Laminaires: Laminaria digitata (Huds.) Lamouroux et espèces voisines.
Fucus: Fucus vesiculosus L., Fucus serratus L.
Extraction, propriétés, emplois de l’algine :
Alginate de Na et de Mg : épaississant, émulsionnant; traitement du reflux gastrooesophagien (Gaviscon®, Topaal®); adjuvant des régimes restrictifs au cours du traitement de l’obésité (Pseudophage®) ; excipient en pharmacie.
AGAR (= AGAR-AGAR = GELOSE) (Ph. eur.)
Galactane complexe constitué de galactose et de dérivés du galactose :
agarose : chaîne linéaire d’agarobiose (galactose + anhydro-3,6-galactose 1→4), unis par des liaisons 1→ 3.
agaropectine : polymère acide comportant galactose, anhydrogalactose, acide galacturonique, acide galactose sulfonique.
Il est retrouvé chez certaines algues rouges (Rhodophyceae) : Gelidium et Gracilaria. Emplois en thérapeutique dans des médicaments réducteurs d’appétit Pseudophage®, Biofagan® (générique) et dans des médicaments laxatifs, emplois industriels divers : gélifiant, émulsionnant en industrie alimentaire et en cosmétologie.
CARRAGHENANES (= carraghénates, carraghénine, carragénine) (Ph. eur.)
Structure : Tous les carraghénanes ont une structure linéaire de type (AB)n à liaisons alternées 1→3 -1→4 où A et B sont des résidus galactopyranosyles toujours sulfatés: l’unité A en C2 ou en C4 et l’unité B en C2 et/ou en C-6.
Les carraghénanes sont retrouvés chez certaines algues rouges (Rhodophyceae), Carragaheen (= Mousse d’Irlande), Chondrus crispus L., Gigartina mamillosa (Goodenough & Woodward) J.Agardh
Ils sont employés en thérapeutique : traitement symptomatique de la constipation (Anoréïne®), des hémorroïdes (Titanoréïne®), industrie pharmaceutique et autres industries : gélifiant, émulsionnant, et épaississant.
B2.
Polysaccharides hétérogènes DES VEGETAUX SUPERIEURS:
PECTINES:
Ce sont des polysaccharides acides présents sous forme insoluble (protopectine) dans les membranes cellulaires des végétaux et en solution dans le suc de certains fruits (Rosaceae).
Les pectines se présentent sous forme de sels (Ca2+, Mg2+) de l’acide pectique; celui-ci est un polymère linéaire d’unités (30 à 50) d’acide D-galacturonique liées par des liaisons α (1→4), auxquelles sont associés certains oses (L-rhamnose, D-galactose, L-arabinose et D-xylose).
Certaines fonctions acides sont estérifiées sous forme d’esters méthyliques.
Les pectines sont retrouvés chez les fruits de divers Citrus, Rutaceae; fruit du Pommier, Pyrus malus, Rosaceae; racine de Betterave, Beta vulgaris, Chenopodiaceae.
Emplois en thérapeutique gastro-intestinale: traitement des régurgitations du nourrisson (Gélopectose®); antihémorragique (Arhémapectine®); emplois dans l’industrie agroalimentaire comme agent stabilisant et gélifiant ex, E440 a [pectines].
GOMMES
Ce sont des molécules hétérogènes complexes résultant d’un traumatisme.
Ce sont des exsudats pathologiques d’arbres ou d’arbustes, qui peuvent être obtenus soit de façon spontanée, soit de façon provoquée.
Les gommes sont retrouvées chez les Fabaceae, Mimosaceae, Sterculiaceae, Combretaceae, Burseraceae.
Ce sont des polyholosides hétérogènes ramifiés, comportant toujours des acides uroniques qui peuvent être soit glucuroniques ou galacturoniques.
Ils sont employées en thérapeutique gastro-intestinale (régulateur du transit); emplois industriels divers (industrie pharmaceutique et autres industries: épaississants, émulsionnants, adhésifs,…).
Gommes glucuroniques:
-Gomme arabique (Ph. eur.): produite par diverses espèces du genre Acacia, Mimosaceae: notamment d’Acacia senegal (L.) Willdenow = Acacia verek Guill & Perr.
Elle est constituée d’un composant majoritaire qui est un polysaccharide acide existant sous forme de sel (principalement avec le calcium), incluant plusieurs sucres: D-galactose, L-arabinose, acide D-glucuronique, L-rhamnose.
Elle est utilisée comme stabilisant des suspensions, émulsionnants, additif pour la préparation de formes solides destinées à la voie orale.
Gomme ghatti, Anogeissus latifolia Wall., Combretaceae : exsudat visqueux d’un arbre des forêts de l’Inde et du Sri Lanka.
C’est un polysaccharide complexe qui contient du D- mannose, du D-galactose, du L-arabinose, du D-xylose du L-rhamnose et de l’acide D- glucuronique.
C’est un succédané de la gomme arabique.
C’est un émulsionnant et stabilisant.
Gommes galacturoniques:
-Gomme adragante: est une exsudation gommeuse, durcie à l’air, s’écoulant naturellement ou par incision du tronc et des branches d’Astragalus gummifer Labill., Fabaceae et de certaines autres espèces du genre Astragalus d’Asie occidentale (Ph.eur., 6e éd.).
C’est un mélange de deux polysaccharides: la tragacanthine (30-40%) [arabinogalactane (1→6, 1→3)] et la bassorine (60-70%) [glycanogalacturonane partiellement méthylé].
-Gomme de Sterculia : produite par diverses espèces de Sterculia, Sterculiaceae : Sterculia urens Roxb. (gomme Karaya®); Sterculia tomentosa Guill. & Perr. (gomme M’Bep®) (Ph.Fse., 10e éd.).
C’est un succédané de la gomme adragante, utilisé dans le traitement
.symptomatique de la constipation; laxatif, infermentescible, non absorbée, non dégradée, non toxique. (NORMACOL®, ENTEROSPASMYL ®, INOLAXINE ®).
Il est utilisé comme adjuvant des traitements amaigrissants, et comme pansement de la muqueuse digestive : KAOLOGEAIS ®.
MUCILAGES
Les mucilages sont des constituants normaux cellulaires dont la formation et l’expression métabolique permettent la survie de la plante, les mucilages facilitent en effet la rétention de l’eau à l’intérieur du végétal.
Définition: constituants cellulaires normaux cellulaires, présents dans des poches à mucilages ou, surtout, dans l’assise externe de l’épiderme des graines, dont la formation et l’expression métabolique permettent la survie de la plante, les mucilages facilitent en effet la rétention de l’eau à l’intérieur du végétal.
Structure: polyholosides hétérogènes, le plus souvent ramifiés, comportant des oses et éventuellement des acides uroniques, distinction entre mucilages neutres (sans acide) et mucilages acides.
Les mucilages sont extraits à partir de graines : extraction par l’eau, précipitation par un alcool.
Mucilages neutres : improprement appelés « gommes ».
Ce sont des polysaccharides hétérogènes comprenant du mannose (appelés aussi polysaccharides dérivés du mannose).
Structure: constituants ramifiés; le rapport galactose/mannose est variable; dont les plus fréquents sont les glucomannanes, les galactomannanes et les galacto-glucomannanes. Sources:
Glucomannane : s’accumule dans les tubercules du Konjac, Amorphophallus konjac K.
Koch, Araceae.
Galactomannane : s’accumule dans les gousses du Caroubier, Ceratonia siliqua L., Cesalpiniaceae ® “gomme” de caroube (20% de mucilage).
Galacto-glucomannanes : la ‘gomme’ Guar est obtenue par broyage de l’albumen des graines.de Cyamopsis tetragonolobus (L.) Taub, Fabaceae.
Mucilages acides : mucilage de Psyllium et d’Ispaghul
Psyllium, Plantago psyllium L. et P. arenaria Waldst. & Kit.
la graine de psyllium est constitué par les graines mûres, entières et sèches de P. psyllium et
P. arenaria (Ph.eur., 6e éd.).
Structure : polyholoside hétérogène formé d’acide galacturonique, de xylose et autres oses. Emplois : laxatif mécanique; utilisation des graines de Psyllium entières, de la poudre de téguments des graines, ou du mucilage extrait à partir du Psyllium ou surtout de l’Ispaghul (Psyllium Langlebert®, Mucivital®, Parapsyllium®, Psylia®, Transilane®, Spagulax®, …).
Autres drogues à mucilage d’intérêt thérapeutique
Espèces pectorales, Lin, …; propriétés émollientes (= adoucissantes).
Hétérosides = “glycosides” composés résultant de la condensation, avec élimination d’une molécule d’eau, de la fonction hémiacétalique d’un ose avec une substance non osidique appelée «génine» ou «aglycone».
Selon la nature de l’atome de la génine portant l’hydrogène qui se condense avec l’hydroxyle hémiacétalique de l’ose: O-hétérosides, S- hétérosides, N- hétérosides, C-hétérosides.
Propriétés physico-chimiques:
solubilités.
hydrolyse (® ose(s) + génine): hydrolyse enzymatique ou chimique (acide).
hétérosides primaires et hétérosides secondaires.
Propriétés pharmacologiques; importance en Pharmacognosie
activité pharmacologique souvent importante; parfois toxicité élevée.
type d’activité lié à la nature de la génine; la partie osidique module l’activité.
groupe très important en thérapeutique.