Analyse de la composition chimique de l'écorce des branches de différents clones d'Eucommia ulmoides en mode forêt à feuilles à cycle court
Eucommia ulmoides Oliv. est un genre unique d'espèces d'arbres reliques qui ont survécu en Chine après l'invasion glaciaire du Quaternaire. Il s'agit également d'une espèce d'arbre médicinal importante en Chine, connue pour l'extraction de son écorce et son utilisation médicinale depuis l'Antiquité. L'écorce d'Eucommia ulmoides est riche en composés tels que les lignanes, les terpènes cyclohexène-éther, les phénylpropanoïdes, les flavonoïdes, etc. Par exemple, le géniposide a pour effet d'abaisser et de réguler la tension artérielle, le géniposide a une activité antitumorale et des propriétés anti-complémentaires, et l'aucubine a de puissants effets analgésiques, antibactériens et anti-inflammatoires. Les lignanes tels que les diglucosides de térébenthine sont des ingrédients actifs connus de l'écorce d'Eucommia ulmoides qui ont des effets hypotenseurs. L'écorce d'Eucommia ulmoides joue donc un rôle très important en tant que médicament traditionnel chinois dans le domaine de la santé et dans d'autres domaines.

Avec la proposition d'un concept global de développement et d'utilisation d'Eucommia ulmoides, le mode de culture d'Eucommia ulmoides est également passé du mode de culture médicinal traditionnel à divers modes de gestion, tels que le mode de culture des fruits d'Eucommia ulmoides, le mode de culture des fleurs mâles, le mode de culture à double usage de la médecine du bois et le mode de culture des feuilles. Le mode de culture forestière des feuilles d'Eucommia ulmoides utilise la forte capacité de germination d'Eucommia ulmoides, raccourcit le cycle de gestion, améliore considérablement le rendement et la qualité des feuilles et de l'écorce d'Eucommia ulmoides, et présente des avantages économiques significatifs. Une analyse comparative a été menée sur la composition chimique des feuilles d'Eucommia ulmoides entre les modèles traditionnels de forêt à feuilles caduques et de forêt de feuilles, et il a été constaté que les métabolites secondaires permettent de distinguer efficacement la forêt à feuilles caduques de la forêt de feuilles. En outre, la teneur en acide chlorogénique des feuilles et de l'écorce d'Eucommia ulmoides dans le modèle de forêt feuillue est supérieure à celle du modèle de forêt à feuilles caduques, ce qui indique que la culture en forêt feuillue est le mode de culture optimal. Une autre étude suggère que l'application d'hormones exogènes peut augmenter de manière significative la teneur en gomme des feuilles et de l'écorce d'Eucommia ulmoides dans les forêts de feuilles à court terme. Toutefois, aucune recherche sur la composition chimique de l'écorce de différents clones d'Eucommia ulmoides dans le mode de culture de la forêt de feuilles n'a été effectuée, ce qui limite le développement et l'utilisation des ressources en écorce dans le mode de culture de la forêt de feuilles.

La microextraction en phase solide dans l'espace de tête (HS-SPME) est une technique de prétraitement des échantillons qui intègre l'extraction, la concentration et la désorption. Cette méthode est facile à mettre en œuvre, nécessite un échantillon de taille minimale et n'exige pas de processus de prétraitement compliqué. Elle permet également d'éviter l'oxydation et la décomposition des composants instables dans l'échantillon. Ces dernières années, la combinaison de la chromatographie en phase gazeuse et de la spectrométrie de masse (GC-MS) a été largement utilisée dans l'étude des composants volatils des plantes. La recherche a montré que de nombreux composés volatils peuvent non seulement être directement utilisés pour la résistance aux insectes, les applications médicinales ou comme composants principaux dans la synthèse organique, mais aussi servir d'intermédiaires importants dans diverses voies métaboliques des plantes, fournissant des indications pour l'analyse des réseaux métaboliques des plantes et l'étude des réponses d'autodéfense des plantes. La spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTTR) est également une méthode analytique couramment utilisée pour l'évaluation de la qualité, qui permet d'analyser qualitativement les échantillons dans leur ensemble et présente les caractéristiques suivantes : rapidité, précision et non-destruction. Par conséquent, dans cette étude, la chromatographie liquide à haute performance (CLHP) a été utilisée pour déterminer la teneur de sept ingrédients actifs principaux dans l'écorce de huit clones d'Eucommia ulmoides en mode de culture forestière à cycle court. Les composants volatils ont été analysés en combinaison avec la technologie de chromatographie gazeuse et de spectrométrie de masse par microextraction en phase solide dans l'espace de tête (HS-SPME-GC-MS) afin d'identifier les substances volatiles différentielles dans l'écorce des clones d'Eucommia ulmoides, et la spectroscopie infrarouge a été utilisée à des fins d'analyse comparative. La détermination préliminaire des caractéristiques chimiques de chaque clone, afin de fournir une base scientifique pour le contrôle de la qualité, la culture ciblée, le développement des ressources et l'utilisation de l'écorce des branches dans le cadre du modèle de forêt à feuilles à cycle court d'Eucommia ulmoides.

 

Dans cette étude, l'HPLC et l'HP-SPME-GC-MS ont été utilisés pour détecter et analyser quantitativement les composants chimiques de l'écorce de différents clones d'Eucommia ulmoides en mode forêt de feuilles à courte période. Parallèlement, la spectroscopie infrarouge a été utilisée à des fins de comparaison et les spectres d'empreintes digitales de l'écorce de 8 clones ont été extraits. La relation entre les composants chimiques et les spectres infrarouges a fait l'objet d'une analyse préliminaire. Il a été constaté que les composants chimiques de l'écorce de 8 clones d'Eucommia ulmoides présentaient des différences. Parmi les 7 principaux ingrédients actifs, les composés iridoïdes tels que l'aucubine, le géniposide et le géniposide se sont avérés avoir des teneurs plus élevées dans l'écorce des différents clones d'Eucommia ulmoides. Les terpènes circéniques ont diverses activités biologiques et peuvent donc être utilisés dans l'écorce des différents clones d'Eucommia ulmoides dans le cadre du modèle de forêt de feuilles. Zhang et al. ont constaté que la teneur en diglucoside de sitostérol de l'écorce d'Eucommia ulmoides augmente avec l'âge de l'arbre, ce qui indique que la teneur en diglucoside de sitostérol est plus élevée dans les vieilles écorces et plus faible dans les nouvelles écorces. La teneur moyenne en diglucoside de térébenthine, composé caractéristique, de l'écorce d'Eucommia ulmoides de Yeyonglin est relativement faible, seules les souches asexuées EU1, EU4 et EU7 ayant une teneur supérieure à 0,1%, ce qui répond aux exigences de l'édition 2020 de la pharmacopée chinoise. Par conséquent, lors de l'utilisation du diglucoside de térébenthine comme indicateur de qualité médicinale, ces trois écorces asexuées d'Eucommia ulmoides devraient être sélectionnées pour être utilisées.

Les composés volatils spécifiques aux plantes jouent un rôle important dans la transmission d'informations sur les plantes. Cette étude a utilisé la stratégie de la métabolomique végétale pour étudier les types et les quantités de substances volatiles libérées par l'écorce d'Eucommia ulmoides. Les données obtenues à partir de la métabolomique végétale doivent être prétraitées par l'alignement des pics, la coupe et le filtrage du bruit. Le logiciel MS-DIAL a donc été choisi pour effectuer la mise en correspondance, l'alignement et l'extraction des pics de spectrométrie de masse d'échantillons multiples. Combinés à la base de données, 70 composants de substances volatiles ont été détectés dans sept catégories principales : esters, alcools, aldéhydes, terpènes, cétones, lactones et alcènes. Wu Tingting et al. ont constaté que les aldéhydes et les composés lipidiques sont les principaux composants des composés volatils totaux des théiers en monoculture et en culture intercalaire d'arachide et de thé, et qu'ils jouent principalement un rôle dans la répulsion des ravageurs et l'attraction des ennemis naturels. Les alcools, les aldéhydes et les esters sont les principaux composés volatils de l'écorce des différents clones d'Eucommia ulmoides, qui peuvent jouer un rôle majeur dans la défense contre les insectes herbivores et nécessitent des recherches plus approfondies. L'isophytol est un alcool tertiaire insaturé à vingt carbones de diterpènes composé de quatre molécules d'isoprène connectées bout à bout. C'est la principale matière première pour la production de vitamine E. La substance terpénoïde isophytol a la teneur relative la plus élevée dans les clones EU2, EU5 et EU8, et contient des volatiles terpéniques tels que le tétrahydrogéraniol, l'éthyllinalol, la naringénine et la ciguë. Elle possède des propriétés pharmacologiques telles que des effets anti-inflammatoires, antibactériens et antitumoraux, qui ont une certaine importance pour le développement futur de la valeur médicinale de l'écorce d'Eucommia ulmoides.

Les méthodes supervisées sont utilisées pour explorer des caractéristiques de données totalement inconnues, classer les informations de données brutes en fonction des caractéristiques de l'échantillon, regrouper les données cibles présentant des caractéristiques similaires dans des classes homologues et utiliser les techniques de visualisation correspondantes pour les exprimer visuellement. Actuellement, les méthodes non supervisées les plus courantes comprennent l'analyse en grappes et l'analyse en composantes principales. Cet article utilise les données de mesure UPLC pour le regroupement, divisant 8 clones d'Eucommia ulmoides en 3 groupes. L'analyse en composantes principales extrait 3 composantes principales, parmi lesquelles les substances terpénoïdes cyclohexène-éther géniposide, géniposide et aucubine contribuent le plus à la première dimension. En outre, le modèle PLS-DA a été utilisé pour analyser les différences entre les composants volatils de l'écorce d'Eucommia ulmoides entre différents clones, et 22 substances volatiles ont été sélectionnées comme composants volatils différentiels, principalement des composants volatils esters. Les terpènes cyclohexène-éther tels que l'aucubine et le géniposide sont les principaux métabolites secondaires de l'écorce d'Eucommia ulmoides, et leurs précurseurs synthétiques sont des monoterpènes tels que la vanilline. L'étape suivante consiste donc à envisager l'utilisation de la technologie GC-MS pour l'analyse métabolomique ciblée des volatiles terpéniques dans l'écorce d'Eucommia ulmoides. En outre, Eucommia ulmoides présente les mêmes caractéristiques d'écorce dans ses premiers stades, avec une couleur gris bleuté, pas de fissures, des pores cutanés importants et aucune caractéristique morphologique identifiable. La technologie de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier peut être appliquée pour distinguer rapidement l'écorce d'Eucommia ulmoides de différents clones en mode forêt de feuilles à un stade ultérieur.