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Licence; Au cours des dernières années, les protéines végétales ont pris de plus en plus de place pour substituer partiellement les protéines animales. En effet, de récentes recommandations préconisent une réduction des protéines provenant de sources animales en raison de préoccupations environnementales. Les poudres de protéines de pommes de terre peuvent, par exemple, être utilisées pour remplacer des blancs d’oeufs. En effet, elles peuvent permettre grâce à leurs propriétés moussantes de réaliser des recettes adaptées à une alimentation végétarienne, voir vegan. Cependant, ces protéines végétales peuvent contenir des molécules indésirables qui peuvent modifier les propriétés de ces protéines. Parmi ces constituants, nous trouvons les saponines. Les saponines peuvent être toxiques pour la santé si elles sont ingérées en grande quantité (2-5mg par 1kg de masse corporelle). Par conséquent, des techniques de détection et de quantification des saponines dans des extraits protéiques végétaux est nécessaire. Ce stage portait donc sur la mise au point de ces méthodes de détection et de quantification de saponines dans des poudres de protéines de pommes de terre commercialisées et dans des pommes de terre fraîches. Les résultats obtenus avec les analyses d’échantillons par la chromatographie liquide à haute performance en phase inverse ont montré que les poudres de protéines de pommes de terre commercialisées respectent bien la législation (300mg de saponines par kilogramme de poudre). De plus, les résultats apportés par cette même méthode et par la chromatographie sur couche mince ont permis de confirmer la présence de saponines qui peuvent être extraites de pommes de terre fraîches.

Les extraits de plantes représentent un groupe complexe de substances dont les propriétés peuvent être utilisées pour manipuler le fonctionnement du rumen. Parmi eux, les tannins condensés, les huiles essentielles et les saponines ont été largement évalués pour leurs effets bactéricides/bactériostatiques. La variété de structure chimique des tannins condensés est, sans doute, à l’origine de leur différence de réactivité mais aussi d’une activité différente vis-à-vis des microorganismes du rumen. De façon générale, la croissance bactérienne est d’autant plus inhibée que la concentration en tannins condensés dans le milieu est élevée. Si les tannins condensés inhibent l'activité des archées méthanogènes, ils seraient sans effet sur les protozoaires. Généralement, les tannins condensés conduisent à une diminution de la concentration en azote ammoniacal dans le milieu ruminal mais n’affectent pas la concentration en acides gras volatils totaux. Si à dose élevée, l’effet est plus marqué in vitro qu’in vivo, à dose identique, l’amplitude de la réponse est différente selon la source de tannins condensés. En ce qui concerne l’action des tannins condensés sur la méthanogenèse, l’effet généralement observé, tant in vitro qu'in vivo, est une diminution de la production de CH4 bien que l’amplitude de la réponse soit variable et dépende de plusieurs facteurs que les études in vitro permettent de mieux cerner. Les effets principaux des huiles essentielles dans le rumen consistent en une réduction de la dégradation des protéines et de l'amidon et une inhibition de la dégradation des acides aminés, en raison de l'action sélective sur certains micro-organismes du rumen. Le pouvoir bactéricide des huiles essentielles vis-à-vis des bactéries (pathogènes ou ruminales) est lié à la structure chimique des molécules aromatiques qui les composent. Elles inhibent la croissance de la plupart des cultures pures bactériennes du rumen à des concentrations inférieures à 100 ppm ; certaines espèces pouvant s'adapter, ce qui explique la diminution voire l’absence d’effet souvent observé in vivo. Certains composés aromatiques ont la capacité de réduire la production de méthane dans le rumen. En revanche, les effets des saponines dans le rumen sont moins nets, en raison probablement du développement de populations microbiennes capables de les dégrader et/ou de l'adaptation des microorganismes à ces extraits de plante. Par ailleurs, en l’état actuel des connaissances, il est impossible de conclure quant à l’effet des extraits végétaux sur la qualité lipidique des produits animaux. Des essais complémentaires conduits in vivo et à long terme restent indispensables pour vérifier les effets observés, dans des conditions d'utilisation plus variées, mais aussi pour s'assurer de l'absence de résidus dans les produits animaux et de leur innocuité pour le consommateur., Plant extracts are a complex group of substances whose properties can be used to manipulate the functioning of the rumen. Among them, condensed tannins, essential oils and saponins have been widely tested for their bactericidal/bacteriostatic effects. The variety of chemical structure of condensed tannins is probably at the origin of their difference of reactivity but also of a different activity on ruminal microorganisms. Generally speaking bacterial growth is more inhibited when the condensed tannins concentrations are raised. Condensed tannins inhibit the activity of methanogenic Archaea, and their effects on protozoa are different depending on the species. Generally, condensed tannins lead to a decrease of the concentration of ammoniacal nitrogen in the rumen but do not affect the concentration of total volatile fatty acids. At high concentrations, the effect is more pronounced in vitro than in vivo. But at a similar concentration, the amplitude of the response is different, depending on the source of condensed tannins. Their effect on methanogenesis, generally observed in vitro as well as in vivo, is a decrease in methane production, with a variation according to the incubation time, the total content of condensed tannins and the concentration. The main effects of the essential oils in the rumen are a reduction of degradation of protein and starch and an inhibition of the degradation of the amino acids, due to the selective action of certain rumen microorganisms. The bactericidal effect of essential oils on bacteria (pathogenic or ruminal) is related to the chemical structure of their aromatic molecules. At concentrations below 100 ppm, they inhibit the growth of most pure bacterial ruminal cultures. However, the adaptation of some bacterial species may explain the decrease or the lack of effect often observed in vivo. Some essential oils appear to have the potential to inhibit methane production in the rumen. However, the effects of saponins in the rumen are less clear, probably due to the development of microbial populations with a saponin degradation capacity, and/or adaptation of the concerned microorganisms to these plant extracts. Moreover, in the present state of knowledge, it is impossible to conclude on the effect of plant extracts on the lipid quality of animal products. Additional in vivo and long-term tests remains essential to verify the observed effects in more varied conditions. These tests should also make sure that no residues remains in the animal products and, if yes, that these residues will not induce any safety problem for consumers.

National audience; L’effet des saponines de Yucca et/ou Quillaya sur la dégradation ruminale des matières azotées de l’herbe a été étudié in vitro. Les deux saponines ont diminué la concentration en ammoniac, beaucoup plus fortement à pH 6,8 qu’à pH 6.0, sans diminuer la disparition des matières azotées de l’herbe, mais en augmentant la fraction azotée soluble non ammoniacale, ce qui suggère une inhibition de la désamination des acides aminés résultant de la dégradation ruminale des protéines.

Les espèces du genre #Albizzia$ appartiennent aux Légumineuses (Mimosacées) des régions tropicales et subtropicales. Leurs extraits possèdent des activités biologiques importantes telles que : cytotoxique, antiparasitaire, immunostimulante. Les écorces et les fleurs de ces arbres renferment une quantité importante de saponosides. #Albizzia granulosa$ et #A. streptocarpa$ originaires de Nouvelle-Calédonie contiennent respectivement 1,5 et 0,5 % de saponines. La structure des saponines d'#Albizzia$ sont généralement difficiles à résoudre car elles contiennent trois parties qu'il faut assembler : un triterpène, des sucres et des acides. Les structures des sapogénines, des prosapogénines et des saponines de ces deux espèces sont déduites des informations des spectres de RMN 1D et 2D. (Résumé d'auteur)

Les saponines de certaines variétés de luzerne sont à l’origine d’un effet antinutritionnel qui peut être observé lors d’essais d’alimentation du poulet et, également, du ver de farine, Tenebrio molitor. La recherche des fractions responsables de l’activité de ces substances ingérées par l’insecte et la mise au point de méthodes de dosage par HPLC ont permis d’étudier les relations entre la teneur en saponines des régimes alimentaires proposés, la composition de ce mélange de substances (teneur en génines totales, en acide médicagénique et en acide luzernique) et leur activité antinutritionnelle. Pour cela, 2 types d’essai ont été mis en place : La comparaison des performances des larves de Tenebrio molitor élevées dans des régimes expérimentaux contenant pour unique source de protéine des poudres de feuilles de 41 variétés de luzerne, aux teneurs en saponines, génines, acides médicagénique et luzernique déterminées par la technique de chromatographie liquide haute performance au laboratoire de pharmacognosie de l’université de Reims, montre que les larves sont sensibles aux saponines et plus particulièrement à celles qui ont pour génine l’acide médicagénique, et que pour les variétés à teneur en acide médicagénique faible, le taux d’acide luzernique permet d’expliquer de façon significative le classement des variétés de luzerne par l’insecte. Une seconde expérimentation, consistant en l’incorporation de saponines dans un régime alimentaire standardisé, a permis de vérifier l’effet de ces substances et de certaines de leurs fractions sur les performances de l’insecte. Cet essai montre que les traitements subis par les diverses molécules tout au long des étapes de purification n’altèrent en rien leurs propriétés antinutritionnelles et indique que les larves sont sensibles aux saponines purifiées dès le seuil de 0,4 p. 100 de régime alimentaire sec en présence de 1 p. 100 de cholestérol., The saponin content of some lucerne varieties is responsible for the poor nutritional value of lucerne for chick, but also for larvae of the yellow mealworm Tenebrio molitor, which is taken as a biological indicator of saponin activity. Investigation of fractions responsible for the activity and analytical assays have allowed study of the relationship between activity and composition of the mixtures. The "yellow mealworm test" was applied to leaves of 41 varieties of lucerne. The saponin content of these leaves were determined by High Performance Liquid Chromatography analysis. Results obtained with the yellow mealworm test showed that the larvae were sensitive to saponins, and especially to those with medicagenic acid as the genin. A good correlation was also obtained between the feeding and growth of the insects and the content of lucernic acid, for lucerne varieties with a low medicagenic acid content. A second method of testing, by incorporation of purified saponins into a standardized diet, gave two main results : I) insect feeding and growth were disturbed by an incorporation rate of 0.4 % of saponins in the diet ; 2) purification did not depress the biological activity of the saponins.

Les glycoalcaloïdes et saponosides stéroïdiques non azotés du type furostanol constituent des critères de la qualité gustative et sanitaire des fruits de l’aubergine. Les teneurs en ces substances sont d’autant plus élevées que les récoltes sont espacées et, par conséquent, que le stade de maturité physiologique des fruits est avancé. Les fruits récoltés en fin de culture présentent généralement de fortes teneurs. Les variations quantitatives des saponosides sont accompagnées de différences qualitatives liées à la nature des substituants hétérosidiques des aglycones. L’influence du génotype sur la teneur en saponosides des fruits n’est établie que pour les variétés d’aubergine ou d’autres espèces de Solanum voisines dont la saveur typique est particulièrement forte ou douce. Dans les fruits de saveurs «intermédiaires», l’appréciation de la part «génétique» est généralement difficile à dissocier des facteurs culturaux et des conditions de récolte, surtout dans les produits prélevés au stade commercial dont les teneurs en saponosides sont relativement faibles. La présence de graines n’est généralement pas favorable à l’agrément gustatif. Quelques essais sur des variétés à tendance parthénocarpique, fécondées de différentes façons, n’ont pas permis d’établir précisément l’influence sur le goût de la quantité de graines. Certains fruits sans graines ont une saveur amère excessive. Mais ces résultats ont été obtenus dans des conditions de cultures particulièrement défavorables : fins de récolte de productions sous serre plastique, hautes températures et hygrométrie insuffisante. D’autres facteurs peuvent aussi favoriser l’accumulation des saponosides dans les fruits., Glycoalkaloids and steroidic saponins without nitrogen, of the furostanol type, are determinants of the sapid and sanitary qualities of egg-plant fruit. Saponin contents were higher with lengthened harvesting periods which lead to advanced physiological maturity of the fruits. Fruit harvested at the end of season generally have high saponin contents. Quantitative saponin variations were associated with qualitative differences linked to the heterosidic composition of glycoalkaloids. Genotype factors affecting saponin contents are only established for genuine egg-plant varieties or solanaceous species close to Solanum melongena L. showing significant differences in composition between strong and sweet sapidity. However, for fruit with ’intermediate" sapidity, the characteristics attributed to genotype were often difficult to dissociate from cultivation factors and production conditions, especially in products tested at the marketing stage when saponin contents are relatively low. Seed content is detrimental to sensory quality. The few trials performed with different pollination conditions, on varieties with parthenocarpic tendency, did not confirm this observation. Thus, some seedless fruits exhibited an excessively bitter taste. But these results were obtained with particularly unfavourable cultivation conditions : fruits harvested at the end of season under plastic green-houses, high temperature and low hydric conditions. Other factors also favour the accumulation of saponins in fruit. In practice, precocity and harvest frequency gave fruits of better quality.

Devant les difficultés du dosage chimique de la teneur en saponines des variétés de luzerne, on a recours à différents tests biologiques dits « de nuisance » fondés sur la propriété de séquestration du cholestérol de certaines molécules existant dans le mélange de saponines. Cette propriété est responsable de l’inhibition de croissance d’un champignon (Trichoderma viride) et de la lyse membranaire des hématies. La méthode de dosage biologique de référence est effectuée sur des poussins, animaux chez lesquels l’ingestion de saponines provoque une chute de croissance et une baisse des quantités d’aliments consommés. L’estimation de la qualité nutritionnelle de divers aliments protéiques pour la larve de Tenebrio moditor a montré la grande sensibilité de cet insecte aux substances allélochimiques des plantes. La comparaison des performances de ces larves (quantité d’aliment assimilé et croissance pondérale) nourries à partir de diverses variétés de luzerne aux dosages biologiques des saponines par les tests Trichoderma, hémolyse et poussin montre que cet insecte est très sensible à la présence de saponines dans son aliment. Une addition de cholestérol dans le régime alimentaire est à l’origine d’une amélioration très hautement significative des performances des larves, ce qui confirme que l’activité antinutritionnelle observée est bien imputable aux saponines. Si le test Tenebrio ne permet pas le dosage précis des saponines de la luzerne, les résultats des différents essais biologiques sont suffisamment corrélés entre eux pour permettre d’envisager l’utilisation de ce nouveau test dans les programmes d’amélioration des variétés de luzerne., Biological tests are required to determine the saponin content of lucerne because of the difficulty in determining these substances chemically. A new method of assessing the biological effect of lucerne saponins, the « Tenebrio molitor test », was applied to different samples of lucerne. The results were compared with the biological assay of saponins by the traditional biological tests : growth inhibition of Trichoderma viride, the hemolysis test and variation of cor.sumption and growth by chicks. All these methods classified lucerne samples consistently (correlation coefficient r = 0.97 between Tenebrio and Trichoderma and between Tenebrio and hemolysis in the first assay and correlation coefficient r = 0.65 between Tenebrio and Trichoderma, 0.90 between Tenebrio and hemolysis and 0.87 between Tenebrio and chicks in the second assay). The improvement in the nutritional value of lucerne for Tenebrio larvae obtained by incorporation of cholesterol shows the antinutritional activity of saponins. These results showed that the Tenebrio test could be used for the biological assay of lucerne saponins, in support of plant breeding programs.