Thèse de chimie organique présentée à Faculté des sciences de l'Université de Lyon
pour obtenir le grade de Ingénieur-Docteur par

Philippe Lebreton

Introduction à l'étude des flavonoïdes du Houblon

soutenue le 8 octobre 1960

devant la commission d'examen :
Colonge, J., président
Kuhner, R., Chopin, J., et Mentzer, C., examinateurs

 

INTRODUCTION

Le Houblon (Humulus lupulus L.) plante herbacée grimpante, répandue en Europe à l'état sauvage et cultivé, est classé dans l'ordre des Urticalés, famille (sous-famille) des Cannabinnées.

L'intérêt porté à cette espèce provient de la richesse en résines, tanins, essences,, des cônes mûrs des plants femelles; la présence de ces composés est en effet à l'origine de l'utilisation brassicole du houblon, et la seule production annuelle française atteint une quantité moyenne de 2000 tonnes de cônes secs, d'une valeur marchande supérieure au milliard.

Depuis plus d'un siècle, de multiples études chimiques se sont donc attachées à élucider la structure des composés précités, en raison de leur importante influence sur les propriétés organoleptiques de la bière. Les "résines", représentant jusqu'à 20 % du poids des cônes secs, ont été identifiées à l'humulone et à la lupulone, tandis que les essences, quelques % , sont de structure terpénique et constituées de myrcène notamment.

Par contre, en ce qui concerne les tanins, force nous est de reconnaître le caractère imprécis, voire contradictoire, des données de la littérature concernant le houblon; les seuls progrès essentiels réalisés en ce domaine sont dus à des développements très récents de la biochimie des flavonoïdes, et de celle des leucoanthocyannes en particulier.

La première partie de cette étude est une mise au point de l'état actuel de nos connaissances sur la chimie et la biochimie des leucoanthocyannes (dihydroxy-5-4-flavannes), composés dont l'intérêt s'est récemment révélé dans de si nombreux domaines, des recherches structurales les plus fondamentales aux applications pratiques les plus diverses.

Le cas particulier des leucodérivés du houblon, à la présence desquels doit être rapportée la plus grande part du comportement de "tanins", constituera le deuxième chapitre de ce travail; nos résultats y seront précédés d'une bibliographie consacrée au problème depuis si longtemps controversé des substances polyphénoliques de cette espèce végétale.

Une troisième partie comportera l'étude des flavonols (hydroxy-5-flavones) du houblon, dont l'étroite parenté structurale avec les leucoanthocyannes suffit à souligner l'importance.

Ces résultats descriptifs seront complétés, dans un quatrième chapitre, d'un essai d'étude biogénétique des flavonoïdes en leur ensemble; de telles recherches in vivo constituent l'une des tendances les plus actives de la biochimie actuelle. Le métabolisme flavonique du houblon a été suivi chimiquement au cours de l'évolution saisonnière, dans les divers organes de la plante, et en relation avec certains facteurs endogènes ou exogènes.

La dernière partie de ce travail se compose essentielle-ment d'une étude structurale de quelques méthyl-5-flavonols  -composés intermédiaires de la synthèse de flavonols et de leucoanthocyannes de référence -, notamment par comparaison de l'ensemble de leurs propriétés spectrales avec celles des flavones homo-logues .

Pour la résolution de ces problèmes, il a été surtout fait appel à deux techniques classiques de la chimie biologique :

- formes diverses de la chromatographie de partage ;

- spectrophotométrie, du domaine de l'U.V. à celui de l'I.R.

CONCLUSIONS

Depuis plusieurs décennies, le problème chimique posé par les "tanins" du houblon restait sans réponse, et seuls de récents développements de la chimie des flavonoïdes ont permis à quelques chercheurs des progrès sensibles en ce domaine ; s’engager cette étude impliquait la possession de bases solides concernant la structure, les propriétés et l'analyse des leucoanthocyannes (Dihydroxy-5-4-flavannes), composés actuellement reconnus, à l'égal des catéchines (Hydroxy-5-flavannes), comme d'éventuels constituants essentiels des tanins végétaux : une mise au point générale est présentée à cet effet.

Les cônes de houblon sont en effet particulièrement riches en leucodérivés, en moyenne 2,1 poids sec, soir; une part prépondérante des tanins de cette espèce végétale. Deux leucoanthocyannes ont été identifiés : leucocyanidine, plus abondante, et leucodelphinidine, dont l'analyse chromatographique prouve l'existence sous cinq formes distinctes, aglycones, monomères, vraisemblablement stéréo-isomères, dont la polymérisation spontanée con-duit à la formation de tanins leucoanthocyaniques condensés.

Les leucodérivés ne sont pas les seuls flavonoïdes du houblon, mais sont accompagnés de glycosides de flavonols (Hydroxy-3-flavones); à côté de la quercétine, depuis longtemps signalée, l'existence du kempférol a pu être démontrée.

La distribution de ces quatre s constituants flavoniques essentiels, particulièrement spécifique, a été examinée dans les différents organes de la plante : ces flavonoïdes se trouvent également dans les feuilles, où leurs proportions relatives diffèrent de celles observées dans les cônes mûrs et fleurs (les formes dihydroxylées en 3' et 4' sont en effet moins abondantes).

Ces données statiques sont complétées par une étude de l'évolution saisonnière des flavonoïdes: les flavonols des feuilles se caractérisent par une teneur relativement faible (0,43%) et constante, tandis que les leucoanthocyannes sont plus abondants (quelques %) et subissent d'importantes variations absolues et relatives. Le métabolisme des leucodérivés, dont la teneur dans les feuilles passe par un maximum accusé au cours du mois de Juin, apparaît de plus étroitement lié à celui de l'acide ascorbique.

Ces divers résultats constituent la base essentielle d'une future étude biogénétique à l^ide de carbone 14, mais permettent également de rejeter et d'avancer dès maintenant quelques hypothèses à ce sujet:

- Les feuilles du houblon peuvent être considérées comme des sites privilégies de la biosynthèse flavonique, dont les cônes à teneur décroissant- jusqu'à la maturité, constitueraient essentiellement des lieux d'accumulation et de réserve.

- Flavonols et leucoanthocyannes sont susceptibles de dériver d'un précurseur commun, l'orientation des chaînes biogénétiques dépendant du potentiel rédox cellulaire; cependant le peu de dépendance quantitative des métabolismes respectifs des deux groupes de composés conduit à admettre l'existence d'un pré-curseur commun éloigné, peut-être dès le stade C6-C3 (noyau B et enchaînement initial de l'hétérocycle) avant même les réactions d'hydroxylation du phényle latéral. (Ce dernier problème apparaissant ici tout particulièrement important en raison des divers types de substitution rencontrés dans le houblon).

Une dernière partie de cette étude a été suscitée par les synthèses que nécessite l'obtention de flavonols (et leucoanthocyannes) de référence : les méthoxy-3-flavones intermédiaires de ces réactions ont été étudiées, notamment sous l'angle de l'ensemble de leurs propriétés spectrophotométriques; les résultats obtenus soulignent leur grande similitude avec les flavones homologues et ont permis d'aborder le problème encore peu étudié que pose l'interprétation des spectres I.R. des flavonoïdes.