Étude des propriétés antidiabétiques du bleuet canadien Vaccinium angustifolium

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude des propriétés antidiabétiques du bleuet canadien Vaccinium angustifolium

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Évaluation de l’effet antidiabétique de plantes médicinales de la forêt boréale et identification des principes actifs de deux espèces prometteuses

Le diabète de type 2 est une maladie chronique dont l’incidence est en augmentation continuelle. Le risque de développer le diabète de type 2 chez les populations autochtones du Canada est de trois à cinq fois plus élevé que le reste de la population canadienne. La forêt boréale comporte plusieurs plantes médicinales ayant un potentiel pour le traitement ou la prévention du diabète. Certaines de ces plantes font partie de la médecine traditionnelle et alternative Crie. Des enquêtes ethnobotaniques ont amené notre équipe de recherche à identifier 17 extraits de plantes médicinales utilisées par les Cris d’Eeyou Istchee (Baie James, Québec) pour traiter les symptômes du diabète. Parmi ces extraits, certains ont montré des activités anti-diabétiques au niveau des cellules musculaires, des adipocytes et dans des études in vivo réalisées chez des animaux. Le but de cette thèse est d’élucider l’effet de ces 17 plantes sur l’homéostasie hépatique de glucose, d’identifier l’espèce la plus prometteuse et isoler ces constituants actifs. De même, le bleuet nain du genre Vaccinium angustifolium fait partie de la forêt boréale canadienne et est connu pour ses activités anti-diabétiques. Une biotransformation du jus de bleuet lui confère une activité antioxydante accrue et un profil biologique différent. Le deuxième but de cette thèse est d’élucider les mécanismes d’action par lesquels le jus de bleuet biotransformé (BJ) exerce son effet anti-diabétique et d’identifier ses principes actifs. Les résultats ont montré que trois extraits de plantes Cris se sont démarqués par leur effet sur l’homéostasie hépatique de glucose. Picea glauca exerce son effet en diminuant la production de glucose alors que Larix laricina agit en augmentant le stockage de glucose. Abies balsamea a montré le profil le plus prometteur, elle agit simultanément en diminuant l’activité de la Glucose-6-phosphatase (G6Pase) via la stimulation des voies insulino-dépendante et - indépendante et en augmentant l’activité de la Glycogène synthétase (GS) suite à la phosphorylation de la Glycogène synthase kinase-3. Le fractionnement de l’extrait d’Abies balsamea guidé par les deux bioessais a mené à l’isolation de trois composés actifs; l’acide abiétique (AA), l’acide déhydroabiétique (DAA) et le squalène (SQ). Les principes actifs ont montré le même mécanisme d’action que l’extrait brut en diminuant l’activité de la G6Pase et augmentant celle de la GS ainsi qu’en activant les voies de signalisation impliquées. Le DAA ii s’est démarqué par son effet le plus puissant et très comparable à celui de l’extrait d’Abies balsamea dans toutes les expériences. De son côté le BJ a montré un effet sur la diminution de la production hépatique de glucose, l’augmentation de son stockage ainsi que l’augmentation de son transport dans le muscle. Son fractionnement guidé par les bioessais a permis d’isoler sept fractions dont trois étaient les plus actives. L’identification des constituants de ces fractions actives a mené à isoler quatres composés phénoliques; l’acide chlorogénique, l’acide gallique, l’acide protocatéchique et le catéchol. Le catéchol s’est démarqué avec ses effets les plus puissants en diminuant l’activité de la G6Pase, augmentant celle de la GS et en stimulant le transport de glucose dans le muscle. Les résultats de cette thèse indiquent que la diminution de la production hépatique de glucose peut s’ajouter au profil anti-diabétique de certaines plantes médicinales Cries et surtout à celui d’A.balsamea dont les composés actifs peuvent aider dans le développement de nouvelles molécules anti-diabétiques. De plus, les résultats de cette thèse ont montré que l’activité antidiabétique du BJ implique le contrôle de l’homéostasie de glucose au niveau du foie et du muscle. L’identification du catéchol comme principe actif avec potentiel anti-diabétique prometteur pourra servir pour des fins thérapeutiques ultérieures.

Overwintering ecology of northern field layer plants : snow and photosynthesis in Vaccinium vitis-idaea L.

Winter is a significant period for the seasonality of northern plants, but is often overlooked when studying the interactions of plants and their environment. This study focuses on the effects of overwintering conditions, including warm winter periods, snow, and snowmelt on boreal and sub-Arctic field layer plants. Wintertime photosynthesis and related physiological factors of evergreen dwarf shrubs, particularly of Vaccinium vitis-idaea, are emphasised. The work combines experiments both in the field and in growth chambers with measurements in natural field conditions. Evergreen dwarf shrubs are predominantly covered by snow in the winter. The protective snow cover provides favourable conditions for photosynthesis, especially during the spring before snowmelt. The results of this study indicate that photosynthesis occurs under the snow in V. vitis-idaea. The light response of photosynthesis determined in field conditions during the period of snow cover shows that positive net CO2 exchange is possible under the snow in the prevailing light and temperature. Photosynthetic capacity increases readily during warm periods in winter and the plants are thus able to replenish carbohydrate reserves lost through respiration. Exposure to low temperatures in combination with high light following early snowmelt can set back photosynthesis as sustained photoprotective measures are activated and photodamage begins to build up. Freezing may further decrease the photosynthetic capacity. The small-scale distribution of many field layer plants, including V. vitis-idaea and other dwarf shrubs, correlates with the snow distribution in a forest. The results of this study indicate that there are species-specific differences in the snow depth affinity of the field and ground layer species. Events and processes taking place in winter can have a profound effect on the overall performance of plants and on the interactions between plants and their environment. Understanding the processes involved in the overwintering of plants is increasingly important as the wintertime climate in the north is predicted to change in the future.

THE IMPACT OF BURNING AND GRAZING OF HEATHLAND PLANTS AND INVERTEBRATES IN COUNTRY ANTRIM

The impact of burning and grazing on plant, ground beetle and spider species was investigated experimentally in stands of varying ages (burnt in 1982 and 1988 and unburnt plots) on an area of heather moorland in County Antrim, north-east Ireland. Burning initiated complex succession pathways which appear to have characteristic plant and invertebrate species associations. Removal of Calluna dominance initiated a period of high plant species diversity. Investigation of initial post-fire regeneration suggested that the frequency of occurrence of plant species changed over time and was affected by grazing. Grouping of species by the position of their renewal bud, i.e. their life-form, did not account for all observed interspecific variation. The dominant species after burning were Eriophorum vaginatum, E. angustifolium and Vaccinium myrtillus. Studies of vegetation canopy structure showed that, even with the exclusion of the main grazing herbivores, Calluna will not re-establish itself as the dominant species until several years after burning. The ground beetle Nebria salina was trapped more often on plots burnt in 1988 than on unburnt plots or those burnt in 1982. In comparison, Pterostichus niger and Carabus granulatus were trapped in greater numbers on plots burnt in 1982 than on unburnt plots and plots burnt in 1988. The large species Carabus problematicus and Carabus glabratus were trapped in greater numbers on unburnt plots. Similarly, more of the spiders Ceratinella brevipes and Centromerita concinna were trapped on the plots burnt in 1982. In comparison, Lepthyphantes zimmermanni and Robertus lividus were trapped more often on unburnt plots than on plots burnt in 1982 and 1988. Results are discussed with respect to the importance of the continuation of traditional heathland management practices.

Small genetic differences between ericoid mycorrhizal fungi affect nitrogen uptake by Vaccinium

Ericoid mycorrhizal fungi have been shown to differ in their pattern of nitrogen (N) use in pure culture. Here, we investigate whether this functional variation is maintained in symbiosis using three ascomycetes from a clade not previously shown to include ericoid mycorrhizal taxa. Vaccinium macrocarpon and Vaccinium vitis-idaea were inoculated with three fungal strains known to form coils in Vaccinium roots, which differed in their patterns of N use in liquid culture. (15)N was used to trace the uptake of -N, -N and glutamine-N into shoots. (15)N transfer differed among the three fungal strains, including two that had identical internal transcribed spacer (ITS) sequences, and was quantitatively related to fungal growth in liquid culture at low carbon availability. These results demonstrate that functional differences among closely related ericoid mycorrhizal fungi are maintained in symbiosis with their hosts, and suggest that N transfer to plant shoots in ericoid mycorrhizas is under fungal control.

Desenvolvimento de uma tecnologia de produção de iogurtes funcionais com leite de cabra contendo fibra Beta vulgaris e frutos de Vaccinium cylindraceum

Dissertação de Mestrado, Tecnologia e Segurança Alimentar, 02 de Junho de 2014, Universidade dos Açores.

Distribución y relaciones ecológicas del chamal (Dioon edule var.Angustifolium) en la Sierra de San Carlos, Tamaulipas, Méx.

Tesis (Maestría en Ciencias Forestales) UANL

Antidiabetic activity of Vaccinium vitis-idaea, a medicinal plant from the traditional pharmacopeia of the James Bay Cree

L’incidence du diabète chez les premières nations du Canada est plus de trois fois celle du reste du pays, dû, en partie, aux traitements culturellement inappropriés. Notre projet vise à traiter le diabète chez ces populations à partir de leur pharmacopée de médicine traditionnelle afin d’améliorer l’acceptation des traitements. En utilisant une approche ethnobotanique, notre équipe a identifié 17 plantes médicinales utilisées pour traiter des symptômes du diabète par les Cris d'Eeyou Istchee (Baie James, Québec). Parmi eux, l'extrait éthanolique de baies de Vaccinium vitis-idaea a montré un effet stimulateur sur le transport du glucose dans les cellules musculaires squelettiques et les adipocytes en culture. Le but de cette thèse était d’élucider les mécanismes par lesquels cet extrait exerce ses effets anti-hyperglycémiants, d’identifier ses principes actifs et de confirmer in vivo, son efficacité. Les résultats démontrent que V.vitis a augmenté le transport du glucose dans les cellules musculaires en cultures, C2C12 et L6 et a stimulé la translocation des transporteurs GLUT4 dans les cellules L6. L'extrait a également inhibé la respiration dans les mitochondries isolées du foie du rat. Cet effet est semblable à celui de la metformine et en lien avec la production du stress métabolique et l'activation de l'AMPK. De plus, la voie de signalisation de l’insuline ne semble pas être impliquée dans le mécanisme d’action de V. vitis. Le fractionnement guidé par la stimulation du transport du glucose a mené à l'isolation des principes actifs; la quercétine, la quercétine-3-O-galactoside, et la quercétine-3-O-glucoside. Comparable à l'extrait brut, ses composés ont stimulé la voie AMPK. Cependant, la quércetine était la seule à inhiber la respiration mitochondriale. Pour valider l'effet de V.vitis in vivo, l'extrait (1% dans l'eau de boisson) a été administré aux souris KKAy pendant 10 jours. La glycémie et le poids corporel ont été significativement réduits par V.vitis. Ces effets ont été associés à une diminution de la prise alimentaire, ce qui suggère que V.vitis diminue l'appétit. L'étude pair-fed a confirmé que les effets de V.vitis sont, majoritairement, dû à la réduction de l’appétit. De plus, V.vitis a augmenté la teneur en GLUT4 dans le muscle squelettique, a stimulé la iv phosphorylation de l'ACC et a augmenté les niveaux de PPAR-α dans le foie des souris KKAy. Ces effets se voient être additifs à l’effet anorexigène de V. vitis. Au cours du fractionnement bioguidé de l’extrait, l’ester méthylique de l'acide caféique (CAME), un produit formé lors de la procédure du fractionnement, a démontré un effet stimulateur puissant sur le transport du glucose dans les celules C2C12 et donc un potentiel anti-diabétique. Pour identifier d'autres acides caféique active (AC) et pour élucider leurs relations structure-activité et structure-toxicité, vingt dérivés AC ont été testés. Outre CAME, quatre composés ont stimulé le transport du glucose et ont activé l'AMPK suite au stress métabolique résultant d'un découplage de la phosphorylation oxydative mitochondriale. L’activité nécessite une fonction d’AC intacte dépourvu de groupements fortement ionisés et ceci était bien corrélée avec la lipophilicite et la toxicité. Les résultats de cette thèse soutiennent le potentiel thérapeutique de V. vitis, ses composés actifs ainsi que de la famille de l’AC et pour la prévention et le traitement du diabète.

Evaluation of the in vivo mutagenic potential of hydroalcoholic extracts of the northern highbush blueberry (Vaccinium corymbosum L. Ericales, Ericaceae) on peripheral blood cells of Swiss mice (Mus musculus Rodentia, Muridae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Moosbeere - Vaccinium oxycoccus

R. Anheisser

Riedgräser : Eriophorum - Wollgras - Eriophorum angustifolium - E. latifolium - E. alpinum - Cyperus - Cypergras - Ähre von Heleocharis

AR