Caractérisation, comportement rhéologique et activités biologiques de polysaccharide hydrosoluble issu des graines de Plantago ciliata Desf. récoltées dans la région de Ghardaïa (Sahara Septentrional Est Algérien)

Abstract

Plantago ciliata Desf., une plante spontanée à caractère médicinal largement répondues dans la région de Ghardaïa (Sahara Septentrional Est Algérien). Cependant, on en sait peu sur les composants actifs conférant des propriétés thérapeutiques de la plante. La présente étude porte sur la caractérisation structurale, physico-chimique et le potentiel biologique d’un polysaccharide hydrosoluble (PSPC). Les graines de P. ciliata disposent d’une partie mucilagineuse de 18,6% (m/m), riche en oses totaux (86,5 ± 4,32%). La caractérisation structurale a permis de révéler un arabinoxylane neutre de haute masse molaire de 700 kDa, constitué d’un squelette principal composé majoritairement de β-(1,3)-D-Xylp, y compris également des résidus de D-Xylp liés en β-(1,4), substituée en positions O-2 et O-3 par des résidus d’Araf, et T-Xylp probablement liés en position O-3 de la chaîne principale. Le comportement rhéologique de PSPC dans un régime semi-dilué est typique des polymères rhéofluidifiants, ayant des propriétés de gel faible qui peut être utilisé dans l’industrie alimentaire comme agent épaississant. La concentration critique de recouvrement (C*) estimée entre 3,2 et 3,7 g.L-1. En ethnobotanie, P. ciliata ainsi que leurs extraits sont largement utilisés pour traiter le diabète et les maladies souvent associés à l'inflammation, dont ce potentiel biologique a été évalué sur PSPC. L’effet anti-inflammatoire de PSPC est mesurée par la réduction de l’activité de deux enzymes ; la NADPH oxydase (NOX2) et la myélopéroxydase (MPO) des neutrophiles humains stimulés par le Phorbol 12-myristate 13-acétate. PSPC montre une inhibition de manière dose dépendante, avec des CI50 de 111 μg.mL-1 et de 203 μg.mL-1, respectivement, pour la NOX2 et la MPO, semblent plus efficace par rapport au témoin négatif. Pour l'évaluation de l'activité anti-hyperglycémiante de PSPC, l'inhibition de deux enzymes digestives α-amylase et α-glucosidase in vitro a été mesurée. PSPC inhibe efficacement l’α-amylase et montre une CI50 de 3,60 mg.mL-1 en comparaison avec 0,30 mg.mL-1 pour l’acarbose. Alors que, l’hydrolysat de PSPC a ajusté le pouvoir inhibiteur de l’α-glucosidase et montre une CI50 de 4,71 mg.mL-1, contre 10 mg.mL-1, pour PSPC natif. La présente étude a fourni des informations originales sur la structure, le comportement rhéologique et le pouvoir biologique d’un nouveau arabinoxylane appartenant au psyllium (Plantaginaceae) dans l’optique de leur utiliser dans le domaine industriel en tant qu’adjuvant bioactif.

Plantago ciliata Desf., a spontaneous medicinal plant widespread in Ghardaïa province (East Septentrional Algerian Sahara). However, little is know about the active components imparting therapeutic properties to the plant. The present study focuses on structural, physico-chemical characterization and biological properties of a novel water-soluble polysaccharide (PSPC). P. ciliata seeds consisting of 18.6% (w/w) of mucilaginous fraction, rich in total sugars (86.5 ± 4.32%). Results led to the identification of a neutral arabinoxylan with a high molecular weight of 700 kDa, mainly composed of β-(1,3)-D-Xylp backbone including also residues of β-(1,4)-D-Xylp. The backbone might be substituted to O-2 and O-3 with α-L-Araf residues, and T-Xylp throught O-3 positions. The rheological properties of PSPC in semi-diluted regime are characteristic of a pesudoplastic fluid with a weak gel behavior may be used as a thickening agent in the food industry. The critical overlay concentration (C*) was estimated from 3.2 to 3.7 g.L-1. In ethnobotany, P. ciliata and their extracts are widely used to treat diabetes and diseases often associated with inflammation, whose biological potential has been assessed on PSPC polysaccharide. The anti-inflammatory effect of PSPC was measured by the reduction of two enzymes activities; NADPH oxidase (NOX2) and myeloperoxidase (MPO) of human neutrophils stimulated by phorbol 12-myristate 13-acetate. PSPC shows dose-dependent inhibition, with IC50 of 111 μg.mL-1 and 203 μg.mL-1 for NOX2 and MPO, respectively, appearing to be more effective than the negative control. In order to evaluate the anti-hyperglycemic activity of PSPC, the inhibition of two digestive enzymes α-amylase and α-glucosidase was measured in vitro. PSPC is an effective inhibitor of α-amylase with an IC50 of 3.60 mg.mL-1 as compared to 0.30 mg.mL-1 for acarbose. Whereas, the PSPC hydrolysate adjusted strongly the inhibitory power of α-glucosidase and showed an IC50 of 4.71 mg.mL-1 against 10 mg.mL-1 for native PSPC. This current study has provided original structural information, rheological behaviour and biological properties of a new arabinoxylan belonging to psyllium (Plantaginaceae) in view of its industry application as a bioactive adjuvant.