Bioassay-guided fractionation of Larix laricina du Roi, and antidiabetic potentials of ethanol and hot water extracts of seventeen medicinal plants from the traditional pharmacopeia of the James Bay Cree

Nous avons utilisé une approche ethnobotanique pour identifier des espèces de plantes utilisées par les Cris afin de traiter les symptômes du diabète de type 2. Larix laricina du Roi (L. laricina) a récemment été identifiée comme une des meilleures plantes qui a stimulé le transport de glucose dans les cellules C2C12 et fortement potentialisé la différenciation des 3T3-L1 en indiquant une sensibilité potentiellement accrue à l’insuline. Ensuite, ces études de criblage ont été effectuées sur des extraits éthanolique (EE) en utilisant une série de bioessais in vitro. Cependant, les préparations traditionnelles des plantes sont souvent faites avec l’eau chaude. Le but de cette thèse de doctorat était d’isoler les principes actifs de L. laricina par un fractionnement guidé par l’adipogenèse; d’évaluer et de comparer l’activité et les mécanismes antidiabétiques des EE et des extraits aqueux (HWE) de ces 17 plantes. Pour le fractionnement de L. laricina, on a isolé plusieurs composés connus et identifié un nouveau composé actif cycloartane triterpene, qui a amélioré fortement l’adipogenèse et a été responsable en partie de l’activité adipogénique (potentiellement similaire à l’effet sensibilisateur à l’insuline des glitazone) de l’extrait éthanolique issu de l’écorce de L. laricina. Pour le métabolisme lipidique, nos résultats ont confirmé que 10 parmi les 17 EE ont augmenté la différenciation des adipocytes alors que 2 extraits seulement l’ont inhibée. Les HWE ont montré une faible activité adipogénique ou antiadipogénique. Les EE de R. groenlandicum et K. angustifolia ont le PPAR γ (peroxisome proliferator-activated receptor γ), le SREBP-1 (sterol regulatory element binding protein-1) et le C/EBP (CCAAT-enhancer binding proteins) α, alors que ceux de P. balsamifera et A. incana les ont inhibés. L’effet inhibiteur de P. balsamifera a également été prouvé d’avoir impliqué l’activation de la protéine kinase activée par l’AMP (AMPK). Les EE et HWE de R. groenlandicum ont stimulé les mêmes facteurs de transcription alors que les extraits aqueux d’autres plantes sélectionnées ont perdu ces effets en comparaison avec leurs extraits éthanoliques respectifs. L’analyse phytochimique a également identifié le groupe des espèces actives et inactives, notamment lorsque les espèces ont été séparées par famille de plante. Finalement concernant l’homéostasie de glucose, nos résultats ont confirmé que plusieurs EE ont stimulé le transport de glucose musculaire et inhibé l’activité de la glucose-6-phosphatase (G6Pase) hépatique. Certains des HWE ont partiellement ou complètement perdu ces activités antidiabétiques par rapport aux EE, tandis qu’une seule plante (R.groenlandicum) a juste conservé un potentiel similaire entre les EE et HWE dans les deux essais. Dans les cellules musculaires, les EE de R.groenlandicum, A. incana et S. purpurea ont stimulé le transport de glucose en activant la voie de signalisation de l’AMPK et en augmentant le niveau d’expression des GLUT4. En comparaison avec les EE, les HWE de R.groenlandicum ont montré des activités similaires; les HWE de A. incana ont complètement perdu leur effet sur tous les paramètres étudiés; les HWE de S. purpurea ont activé la voie de l’insuline au lieu de celle de l’AMPK pour augmenter le transport de glucose. Dans les cellules H4IIE, les EE et HWE des 5 plantes ont activé la voie de l’AMPK, et en plus les EE et HWE de 2 plantes ont activé la voie de l’insuline. La quercétine-3-O-galactoside et la quercétine 3-O-α-L-arabinopyranoside ont été identifiées comme des composés ayant un fort potentiel antidiabétique et donc responsables de l'activité biologique des plantes HWE actifs avec le transport du glucose. En conclusion, on a isolé plusieurs composés connus et identifié un nouveau triterpène actif à partir du fractionnement de L. laricina. Nous avons fourni également une preuve directe pour l'évaluation et la comparaison d'une action analogue à l'insuline ou insulino-sensibilisateur des EE et HWE de plantes médicinales Cris au niveau de muscle, de foie et de tissus adipeux. Une partie de leur action peut être liée à la stimulation des voies de signalisation intracellulaire insulino-dépendante et non-insulino-dépendante, ainsi que l’activation de PPARγ. Nos résultats indiquent que les espèces de plantes, les tissus ou les cellules cibles, ainsi que les méthodes d'extraction sont tous des déterminants significatifs de l'activité biologique de plantes médicinales Cris sur le métabolisme glucidique et lipidique.

Visual dating of rockfall scars in Larix decidua trees

Dating past mass wasting with growth disturbances in trees is widely used in geochronology as the approach may yield dates of past process activity with up to subannual precision. Past work commonly focused on the extraction of increment cores, wedges, or stem cross sections. However, sampling has been shown to be constrained by sampling permissions, and the analysis of tree-ring samples requires considerable temporal efforts. To compensate for these shortcomings, we explore the potential of visual inspection of wound appearance for dating purposes. Based on a data set of 217 wood-penetrating wounds of known age inflicted to European larch (Larix decidua Mill.) by rockfall activity, we develop guidelines for the visual, noninvasive dating of wounds including (i) the counting of bark rings, (ii) a visual assessment of exposed wood and wound bark characteristics (such as the color and weathering status of wounds), and (iii) the relationship between wound age and tree diameter. A characterization of wounds based on photographs, randomly selected from the data set, reveals that young wounds typically can be dated with high precision, whereas dating errors gradually increase with increasing wound age. While visual dating does not reach the precision of dendrochronological dating, we clearly demonstrate that spatial patterns of and differences in rockfall activity can be reconstructed with both approaches. The introduction of visual dating approaches will facilitate fieldwork, especially in applied research, assist the conventional interpretation of tree-ring signals, and allow the reconstruction of geomorphic processes with considerably fewer temporal and financial efforts.

Larix decidua and other larches in Europe: distribution, habitat, usage and threats

The European larch (Larix decidua Mill.) is a pioneer, very long-lived, fast-growing coniferous tree, which occurs in the central and eastern mountains of Europe, forming open forests or pasture woods at the upper tree limits. Larch is the only deciduous conifer in Europe as an adaptation to continental alpine climates. In fact, it is able to tolerate very cold temperatures during winter and, by losing its needles, avoids foliage desiccation. It is a transitional species, colonising open terrain after natural disturbances. It forms pure stands but more often it is found with other alpine tree species, which tend to replace it if no other disturbances occur. Thanks to its adaptability and the durability of its wood, the European larch represents an important silvicultural tree species in the alpine regions, planted even outside its natural ranges. Its wood is largely used for carpentry, furniture and pulp for paper. In lower altitudes or with high precipitation rates, larch is more susceptible to fungal diseases. Outbreaks of insect defoliators, principally caused by the larch bud moth (Zeiraphera diniana), can limit tree development, with economic losses in plantations, but they rarely lead to the death of the trees.