Valorization of extracts from Tunisian medicinal plants as new antileishmanial substances
Valorisation des extraits de quelques plantes aromatiques et médicinales de Tunisie en tant que nouvelles substances antileishmaniennes
Résumé
The valorization of bioactive molecules extracted from medicinal plants is a promising strategy in the search of active pharmaceutical ingredients for the treatment of leishmaniasis while overcoming problems of toxicity and resistance caused by conventional treatments.Three plant species were chosen namely Artemisia herba-alba, Citrus limon and Pistacia lentiscus and were each harvested from two different regions of Tunisia. Bioactive molecules were extracted to obtain an essential oil as well as aqueous and organic extracts. The in vitro antileishmanial activity of all these extracts was evaluated on two forms of Leishmania major parasite: axenic and intramacrophagic amastigotes. Extracts and essential oils showed significant antileishmanial potential. The activity depended both on the extract nature (extraction technique and / or the plant harvesting region) and on the form of the parasite (axenic or intramacrophage). For a matter of originality, Citrus limon acetone extract (Cext) was selected and encapsulated in a nanoemulsion (NE) stabilized by β-lactoglobulin (β-lg). This NE was composed of 80 % of aqueous phase (β-lg solution at 1.2 wt%) and 20 % oily phase (sesame oil (SO) or Medium Chain Triglycerides (MCT)). Cext encapsulation at concentrations of 0.1, 0.5 and 1 wt% allowed to select the most active system toward intramacrophage amastigotes, the least toxic toward host cells and which did not interfere with NEs stability over time. Thus, MCT-based NE containing 0.1 % extract (Cext NE MCT) showed minimal cytotoxicity (Selectivity Index = 21.4 ± 6.1). Furthermore, despite its toxicity, SO-based NE (Cext NE SO) was also selected for the healing properties already described for SO. Finally, the antileishmanial efficacy evaluation in vivo was carried out by topical application of NEs containing or not the extract on cuteanous leishmaniasis lesions due to L. major in BALB/c mice. Results showed that the antileishmanial activity of the formulations depended significantly on the oil type. Cext NE MCT demonstrated the best efficacy revealed by a significant decrease in parasite load, stabilization of the lesion size, as well as a decrease in the skin inflammation. Results of treatment with NE MCT without extract showed that the chosen formulation contributes to antileishmanial efficacy through a synergistic effect. In addition, the extract encapsulation allowed to overcome toxicity observed with topical application of Cext MCT. On the other hand, the application of Cext NE SO produced neurological toxicity and no antiparasitic efficacy was noticed. However, Cext SO administered topically showed high treatment efficacy, by reducing the lesions size and the skin parasite load. Histological analysis of infected skin also showed wound healing. The antiparasitic efficacy of this formulation could be explained by penetration enhancement of the extract through the skin due to the presence in sesame oil of mono and polyunsaturated fatty acids, such as oleic and linoleic acids. This study revealed the potential of lipid formulations potential as a local treatment of cutaneous leishmaniasis lesions.
La valorisation des molécules bioactives issues des plantes médicinales est une stratégie prometteuse dans la recherche de principes actifs pour le traitement de la leishmaniose permettant de s’affranchir des problèmes de toxicité et de résistance provoqués par les traitements conventionnels.Trois plantes ont été choisies à savoir Artemisia herba-alba, Citrus limon et Pistacia lentiscus, chacune récoltées dans deux régions différentes de la Tunisie. Pour chaque plante, les molécules bioactives ont été extraites pour obtenir une huile essentielle et des extraits aqueux et organiques. L’activité antileishmanienne in vitro de tous ces extraits a été évaluée sur deux formes du parasite Leishmania major : amastigote axénique ou intramacrophagique. Les extraits et les huiles essentielles ont prouvé un potentiel antileishmanien important. L’activité dépendait aussi bien de la nature de l’extrait (technique d’extraction et/ou la région de récolte de la plante) que de la forme du parasite (axénique ou intramacrophagique). En raison de l’originalité des résultats, nous avons sélectionné l’extrait acétone du Citrus limon (Cext) pour être encapsulé une nanoémulsion (NE) stabilisée par la β-lactoglobuline (β-lg) et composée de 80 % de phase aqueuse (solution de β-lg à 1,2 (m/m) %) et de 20 % de phase huileuse (huile de sésame (SO) ou Medium Chain Triglycerides (MCT)). L’encapsulation de Cext à des concentrations de 0,1, 0,5 et 1 (m/m) % a permis de sélectionner le système le plus actif vis-à-vis des amastigotes intramacrophagiques, le moins toxique vis-à-vis des cellules hôtes et n'interférant pas dans la stabilité des NEs au cours du temps. Ainsi, la NE à base de MCT contenant 0,1 % d'extrait (Cext NE MCT) a montré une cytotoxicité minimale (Indice de Sélectivité = 21,4 ± 6,1). Par ailleurs, en dépit de sa toxicité, la NE à base d’HS (Cext NE SO) a été également sélectionnée pour les propriétés cicatrisantes déjà décrites pour l'SO. Enfin, l’évaluation de l’efficacité antileishmanienne in vivo a été réalisée par application topique de NE contenant ou pas l’extrait sur des lésions de leishmaniose cutanée à L. major chez des souris BALB/c. Les résultats ont prouvé que l’efficacité antileishmanienne des formulations dépendait significativement du type d’huile utilisée. Cext NE MCT a démontré la meilleure efficacité révélée par une diminution significative de la charge parasitaire, une stabilisation de la taille de la lésion, ainsi qu’une diminution de l’inflammation de la peau des souris. Les résultats du traitement avec la NE MCT sans extrait a prouvé que la formulation choisie contribue à l’efficacité antileishmanienne par un effet de synergie. En outre, l’encapsulation a permis de pallier les problèmes de toxicité observés lors de l'application topique de Cext MCT. D’autre part, l'application de Cext NE SO a engendré une toxicité neurologique et aucune efficacité antiparasitaire n'a été notée. Cependant, Cext SO administré directement sur les lésions a révélé une bonne efficacité du traitement, aussi bien par la diminution de la taille des lésions que dans la réduction de la charge parasitaire chez les souris traitées. L’analyse histologique des peaux lésées a également montré une cicatrisation de la plaie. L'efficacité de cette formulation pourrait être expliquée par une amélioration de la pénétration de l'extrait à travers la peau en raison de la présence dans l'huile de sésame d'acides gras mono et polyinsaturés, tels que les acides oléique et linoléique. Cette étude a permis de mettre en évidence le potentiel des formulations lipidiques dans le traitement local des lésions de Leishmaniose cutanée.
Origine : Version validée par le jury (STAR)