Coumarine

Définition

La coumarine est un composé chimique organique appartenant à la famille des benzopyrones, dont le nom selon l'IUPAC est 2H-1-benzopyrane-2-one. Dans son état normal (standard), elle est caractérisé par une structure cristalline et incolore. Différents résidus peuvent être ajoutés à ce squelette formant la famille des coumarines. Les coumarines sont considérées comme un groupe de métabolites secondaires des plantes.

Structure de la coumarine :

La coumarine, de formule moléculaire C₉H₆O₂, est de masse molaire valant 146,036779 g/mol, avec un point de fusion à 71 K (-202 °C) et un point d'ébullition à 301,71 K (29 °C). Le LD₂ (risque mortel par ingestion) est de 293 mg/kg chez le rat.

Explications

Étymologiquement, "coumarine" dérive du mot français coumarou, utilisé pour désigner la fève Tonka.

Voir aussi la coumarine sesquiterpénique.

Les plantes avec coumarine

On trouve naturellement la coumarine dans une variété de plantes, et en forte concentration dans la fève Tonka, le fruit du teck brésilien Dipteryx odorata (gaïac de Cayenne), la flouve odorante Anthoxanthum odoratum, l'aspérule odorante Galium odoratum, les molènes Verbascum spp. dont la molène bouillon-blanc Verbascum thapsus ou la molène noire Verbascum nigrum, l'herbe Baux bisons Hierochloe odorata (avoine odorante, hiérochloé odorant), la cannelle de Chine Cinnamomum aromaticum, les trèfles odorants et aromatiques Melilotus spp., dont le mélilot officinal Melilotus officinalis, l'angélique officinale Angelica archangelica, la lavande vraie Lavandula angustifolia, la berce du Caucase Heracleum mantegazzianum, Panicum clandestinum et la vanille Pompona.

Propriétés

Bien que la coumarine elle-même n'ait pas de propriétés anticoagulantes, elle est transformée par l'action d'une grande variété de champignons dans l'anticoagulant naturel dicoumarol. Le processus intervient à la suite de la production de 4-hydroxycoumarine, en plus (en présence de formaldéhyde d'origine naturelle) donne lieu à du dicoumarol, un produit de fermentation et de mycotoxines. Cette substance était responsable de la maladie hémorragique connue historiquement sous le nom de maladie du mélilot chez les bovins qui se nourrissent de ce fourrage. À la suite de l'étude de cette maladie, il a été possible de synthétiser une grande variété d'agents anticoagulants, similaires au dicoumarol, comme la warfarine.

La coumarine a une valeur clinique en elle-même, en tant que modificateur de l'oedème. Il est connu que les coumarines benzopyrones, telles que la 5,6 benzopyrone, la benzopyrone 1,2, la diosmine, stimulent les macrophages pour dégrader l'albumine extracellulaire, ce qui permet une réabsorption plus rapide des liquides oedémateux.

Synthèse et métabolisme

La coumarine peut être préparée en laboratoire par la réaction de Perkin entre l'aldéhyde salicylique et l'anhydride acétique. La condensation de Pechmann est une autre façon de synthétiser la coumarine et ses dérivés. La coumarine et ses dérivés sont considérés comme des phénylpropanoïdes. Certains de ces dérivés naturels comprennent l'ombelliférone (7-hydroxycoumarine) chez les ombellifères, l'esculétine ou esculétol (6,7-dihydroxycoumarine), l'herniarine (7-méthoxycoumarine), les psoralènes (furocoumarines) et l'impératorine (furocoumarine des Malvacées).

La biosynthèse de la coumarine dans les plantes se fait par hydroxylation, glycolyse et cyclisation de l'acide cinnamique.

Dans le métabolisme chez l'homme, l'enzyme codée par le gène UGT1A8 possède une activité glucuronidase et possède de nombreux substrats, y compris les coumarines.

Fonctions biologiques

Chez les plantes, on trouve les coumarines dans les téguments des graines, des fruits, des fleurs, des racines, des feuilles et des tiges, bien que la plus grande concentration se trouve généralement dans les fruits et les fleurs. La coumarine fonctionne comme défenseur de la plante, car elle a des propriétés suppressives d'appétit, ce qui expliquerait son extension généralisée, surtout chez les graminées et les trèfles. Cela provoque la diminution de l'impact du pâturage sur le fourrage.

En outre, elle a des propriétés antimicrobiennes, des capteurs de rayonnement UV et des inhibiteurs de germination. En dépit de l'agréable odeur sucrée de ce composé et étant responsable de noms de plantes tels que le mélilot ou le foin, les plantes n'ont pas été nommées pour leur saveur. La coumarine a un goût amer et les animaux l'évitent quand ils le peuvent, car elle provoque des hémorragies internes.

Utilisations médicales

Les coumarines ont montré qu'elles exercent de nombreuses activités biologiques, bien qu'elles ne soient approuvées que pour certains usages médicaux tels que les produits pharmaceutiques. L'activité enregistrée de la coumarine et de ses dérivés est, entre autres, anti-tumorale, anti-arythmique, anti-inflammatoire, antiseptique, analgésique (soulagement de la douleur) et contre l'hypertension, l'ostéoporose et le VIH. Ils sont également utilisés dans les traitements contre l'asthme, et ont été utilisés contre le lymphoedème.

Toxicité

La coumarine est modérément toxique pour le foie et les reins, avec une dose létale moyenne DL₅₀ de 275 mg / kg, ce qui est faible par rapport à celle d'autres composés similaires. Bien qu'elle ne soit dangereuse que dans certains cas pour l'homme, la coumarine est hépatotoxique pour les rats (moins chez la souris).

Les rongeurs le métabolisent en 3,4-coumarine époxyde, un composé toxique instable qui, en raison d'un métabolisme ultérieur, pourrait expliquer la possibilité de provoquer un cancer du foie chez le rat et des tumeurs pulmonaires chez la souris.

Les humains le métabolisent en 7-hydroxycoumarine, un composé moins toxique. L'Institute for Risk Assessment en Allemagne a établi une "dose journalière tolérable" (DJT) de 0,1 mg de coumarine par kg de poids de l'individu. En outre, il est averti que si cette valeur est dépassée à temps, elle ne présente pas de danger pour la santé. Par exemple, une personne pesant 60 kg pourrait prendre environ 6,0 mg de coumarine. L'administration américaine de la sécurité et de la santé au travail considère que la coumarine ne devrait pas être classée comme cancérogène pour l'homme.

Les agences de santé européennes mettent en garde contre le risque de prendre de grandes quantités d'écorce de cannelier de Chine Cinnamomum cassia, car cette variété contient des concentrations élevées de la substance. Selon l'Institut allemand d'évaluation des risques, 1 kg de cannelle de Chine contient de 2,1 à 4,4 g de coumarine. Si la densité de cannelle de Chine en poudre est de 0,56 g/cm³, un kilo contiendra 362,39 cuillères à café, les cuillères à café contiendront 5,8 à 12,1 mg de coumarine, ce qui dépasse la DJT pour les petits individus. Toutefois, l'Institut d'évaluation des risques de l'Allemagne met seulement en garde contre le danger de cette substance dans les grands apports quotidiens de cannelle. Le cannelier de Ceylan Cinnamomun verum (cannelle commune) contient très peu de coumarine. D'autre part, la plante de camomille romaine Chamaemelum nobile, la grande camomille Tanacetum parthenium ou la camomille sauvage Matricaria recutita (une matricaire), normalement utilisées en infusions, en contiennent également.

Utilisation dans les aliments, les boissons, les cosmétiques et le tabac

La coumarine se trouve souvent dans les substituts artificiels de la vanille, bien qu'elle ait été interdite comme additif alimentaire dans de nombreux pays depuis le milieu du 20^ème siècle. Aux États-Unis, elle a été interdite en 1954 en grande partie à cause de son hépatotoxicité chez les rongeurs. L'Administration de la sécurité et de la santé au travail considère que ce composé est un cancérogène pulmonaire spécifique, et non en général. La Food and Drug Administration des États-Unis classe la coumarine en tant que substance généralement interdite dans l'alimentation humaine, mais certains additifs naturels contient de la coumarine, tel que l'aspérule odorante Galium odoratum, uniquement autorisé à être utilisé dans les boissons alcoolisées. En Europe ces boissons sont très populaires, par exemple, Maiwein (vin blanc avec woodruff) et Zubrowka (vodka aromatisée avec des herbes). Cependant, il est dit que le contenu de la coumarine dans ces boissons ne produit que des maux de tête.

L'utilisation de la coumarine en parfumerie a été restreinte parce que certaines personnes se sont montrées sensibles. Cependant, la preuve que la coumarine peut causer des réactions allergiques est en doute.

La coumarine est encore légalement utilisée comme additif dans l'industrie du tabac, en particulier pour la production de tabac doux. Cette application a conduit l'ancien directeur de Brown et Williamson, Jeffrey Wigand à contacter le programme de recherche "60 Minutes" de CBS en 1995, affirmant qu'il y avait une variété de poison dans le tabac. Il a fait valoir que du point de vue chimique, la coumarine est un "précurseur immédiat" du rodenticide "Coumadin". Wigand a indiqué plus tard que la coumarine elle-même est dangereuse, notant que la FDA a interdit son ajout à la nourriture destinée aux humains en 1954. Maintenant ses réclamations, elle a reclassé la coumarine comme cancérogène pulmonaire. En Allemagne, la coumarine est interdite en tant qu'additif pour le tabac.

Un rodenticide ?

Un grand nombre des composants susmentionnés (en particulier les 4-hydroxycoumarines ou communément appelés coumarines) sont utilisés comme anticoagulants et/ou comme rodenticides, qui agissent par un mécanisme anticoagulant qui bloque la régénération et le recyclage de la vitamine K. La raison pour laquelle ces composés chimiques sont utilisés comme rodenticides est basée sur le fait qu'ils sont conçus pour avoir des puissances élevées et de longs temps de résidence dans le corps.

Parfois, ces produits chimiques sont incorrectement nommés "Coumadin", qui est l'un des noms commerciaux de la warfarine.

La vitamine K est un puissant antidote contre l'empoisonnement par les rodenticides 4-hydroxycoumarine tels que la bromadiolone. Le traitement consiste généralement en l'administration immédiate de fortes doses de vitamine K, par voie intraveineuse. Il continuera avec l'administration de pilules pendant au moins deux semaines, qui peuvent être prolongées jusqu'à quatre. Le traitement peut même être étendu à des mois. Avec un diagnostic précoce, les chances de guérison de l'individu sont élevées, même lorsque l'empoisonnement a été grave. À court terme, la transfusion de plasma frais congelé fournit des facteurs anticoagulants qui donnent à la vitamine K le temps nécessaire pour inverser l'action de l'enzyme toxique dans le foie. En même temps, la synthèse de nouveaux anticoagulants est autorisée.

Importance économique

La découverte des effets de la coumarine sur les mammifères a conduit au développement de la warfarine, un médicament anticoagulant oral également utilisé comme rodenticide, et d'autres composés apparentés pour traiter et prévenir les accidents vasculaires cérébraux.

Une forme de dermatite induite par la coumarine peut survenir lors de la manipulation du céleri. Le psoralène est utilisé avec succès dans diverses affections cutanées (eczéma, psoriasis) par une combinaison d'absorption orale et d'exposition aux rayonnements UV-A.

L'Administration de la sécurité et de la santé au travail considère la coumarine comme un composé cancérogène spécifique au poumon. La coumarine est une substance qui augmente la dépendance du consommateur aux cigarettes.

Sa douce odeur rappelle le foin fraîchement coupé et pour cette raison il a été utilisé depuis 1882 comme l'essence de certains parfums. Toutefois, l'utilisation du composé comme exhausteur de goût dans les cigarettes a été interdite en 1997. La FDA (États-Unis) le classe comme une substance interdite pour aromatiser les additifs alimentaires.

La coumarine est également utilisée comme milieu actif dans certains lasers à colorant, ainsi que comme synthétiseur dans les anciennes technologies photovoltaïques.

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