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.

Berry production, shoot growth and biomass of E. hermaphroditum, V. vitis-idaea and V. myrtillis at Abisco ANS

Extreme weather events can have strong negative impacts on species survival and community structure when surpassing lethal thresholds. Extreme, short-lived, winter warming events in the Arctic rapidly melt snow and expose ecosystems to unseasonably warm air (for instance, 2-10 °C for 2-14 days) but upon return to normal winter climate exposes the ecosystem to much colder temperatures due to the loss of insulating snow. Single events have been shown to reduce plant reproduction and increase shoot mortality, but impacts of multiple events are little understood as are the broader impacts on community structure, growth, carbon balance, and nutrient cycling. To address these issues, we simulated week-long extreme winter warming events - using infrared heating lamps and soil warming cables - for 3 consecutive years in a sub-Arctic heathland dominated by the dwarf shrubs Empetrum hermaphroditum, Vaccinium vitis-idaea (both evergreen) and Vaccinium myrtillus (deciduous). During the growing seasons after the second and third winter event, spring bud burst was delayed by up to a week for E. hermaphroditum and V. myrtillus, and berry production reduced by 11-75% and 52-95% for E. hermaphroditum and V. myrtillus, respectively. Greater shoot mortality occurred in E. hermaphroditum (up to 52%), V. vitis-idaea (51%), and V. myrtillus (80%). Root growth was reduced by more than 25% but soil nutrient availability remained unaffected. Gross primary productivity was reduced by more than 50% in the summer following the third simulation. Overall, the extent of damage was considerable, and critically plant responses were opposite in direction to the increased growth seen in long-term summer warming simulations and the 'greening' seen for some arctic regions. Given the Arctic is warming more in winter than summer, and extreme events are predicted to become more frequent, this generates large uncertainty in our current understanding of arctic ecosystem responses to climate change.

Kasvillisuuden ja maanmuokkauksen vaikutus männyn ja koivun taimettumiseen varpu- ja puolukkaturvekankailla

Summary: Effect of vegetation and site preparation on the restocking of Scots pine and birch in dwarf-schrub and Vaccinium vitis-idaea type peatland forests