BULLETIN

MUSÉUM NATIONAL D’HISTOIRE NATURELLE

57, rue Cuvier, 75005 Paris

Directeur : Pr M. Vachon.

Comité directeur : Prs J. Dorst, C. Lévi, E. R. Brygoo et R. Laffitte.

Conseillers scientifiques : Dr M.-L. Bauchot et Dr N. Hallé.

Rédacteur : M me P. Dupérier.

Le Bulletin du Muséum national d’Histoire naturelle, revue bimestrielle, paraît depuis

1895 et publie des travaux originaux relatifs aux diverses branches de la Science.

Les tomes 1 à 34 (1895-1928), constituant la l w série, et les tomes 1 à 42 (1929-1970),

constituant la 2 e série, étaient formés de fascicules regroupant des articles divers.

De 1971 à 1977, le Bulletin 3® série est divisé en cinq sections (Zoologie — Botanique —

Sciences de la Terre — Écologie générale — Sciences physico-chimiques) et les articles

paraissent par fascicules séparés. A partir de 1978 les articles sont regroupés en fascicules

bimestriels, par section.

S’adresser :

— pour les échanges, abonnements et achats au numéro, à la Bibliothèque

centrale du Muséum national d’Histoire naturelle, Service des ventes,

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Cuvier, 75005 Paris.

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Sciences physico-chimiques : France, 25 F ; Étranger, 30 F.

International Standard Serial Numbtr (ISSN) : 0027-4070.

BULLETIN DU MUSÉUM NATIONAL D'HISTOIRE NATURELLE

3 e série, n° 522, novembre-décembre 1978, Sciences physico-chimiques 19

SOMMAIRE

M.-C. Carbonnier-Jarreau, J. Carbonnier, M. Farii.le et D. Molho. — Etude

de la composition en coumarines de quelques Heracleum (Pastinaeeae ; Umbel-

liferae) au cours de leur développement. 3

M.-C. Carbonnier-Jarreau, J. Carbonnier et D. Molijo. — Variations saison¬

nières des quantités totales de coumarines de la racine d ’Heracleumlehmannianum

Bge (Uinbelliferae). 13

J. Carbonnier et D. Moliio. — Variations selon l’organe du contenu coumarinique

de quelques Ombellifères. 17

M.-C. Carbonnier-Jarreau, J. Carbonnier, A. M. Cauwet-Marc et D. Molho. —

Localisation des coumarines chez quelques espèces à'Heracleum L. 23

J. Carbonnier et D. Molho. — Modification du contenu en coumarines des inflores¬

cences d ’Angelica silvestris L. 29

522, 1

Bull. Mus. nain. Hisl. nat., Paris, 3 e sér., n° 522, nov.-dcc. 1978,

Sciences physico-chimiques 19 : 3-11.

Étude de la composition en coumarines de quelques Heracleum

('Pastinaceae ; Umbelliferae^ au cours de leur développement

par Marie-Claire Carbonnier-Jarreau, Jacques Carbonnier,

Michel Farilee el Darius Moluo *

Ki:y Words : Ontogeny, development, furanocoumarins, dihydrofuranocoumarins, qualitative

and quantitative changes, Heracleum lehmannianum, H. wallichii, Tetrataenium sprengelianum.

Résumé. — L’analyse des coumarines de la racine au cours du développement d 'H. lehman-

nianurn met en évidence que leur biosynthèse démarre dès la germination. Parmi les furocouma-

rines, les dérivés linéaires apparaissent avant les angulaires. La jeune plantule accumule des dihvdro-

furocoumarines, qui disparaissent dès le stade « 5 e feuille ». Les quanlité.s totales de coumarines

augmentent fortement durant la croissance de la hampe florale et sont maximales pendant la flo¬

raison. La comparaison des compositions coumariniques des racines d’ Heracleum et de Tetra-

laeniunt au stade cotylédonaire et au cours de la fructification montre que la plantule de l’espèce

la plus évoluée possède un métabolisme similaire à celui de l’adulte le plus archaïque.

Abstract. An investigation of the eoumorin èonstituents of tins roots uf H. lehmannianum

during development, demonstruted that the biosynthesis of theSe cornpounds look place as soon

as germination had begun. Linear furanocoumarins appeared before the angular ones. Young

plantlet.s do aecumulaté dihydrofuranocoumarins, which disappear at the stage « ôth leaf ». À strong

inerease in the bulk coumarinic content is noticed during the growth of the spike ; a maximum is

reached during Howering. A comparison of coumarin contents of the roots of Heracleum and

Tetrataenium, al the cotyledonary stage, and during fructification, evidenced that the metabo-

lism found in the plantlet of the most advaneed species is similar to that operating in the most

archaic mature plant.

De nombreuses Omhellilères renferment des coumarines (1, 2, 3, 4). Leur absence

dans l’embryon ,5) démontre que ces constituants sont synthétisés au cours du développe¬

ment. Nous nous proposons d’étudier, en fonction de l’âge physiologique de la plante,

l’ordre d’apparition de ces dérivés et leur éventuelle variation dans la racine.

H. lehmannianum Bge, //. maniegazzianum Somm. A: Lcv., H. sphondyliurn L., //. wal-

lichii DC. et Tetrataenium sprengelianum 1 (Wight A: Arn.) Manden. ont servi de matériel

à ce travail.

* M.-C. CAfiuoNMliin-JARREAn, Laboratoire île Palynologie, Muséum national (l'Histoire naturelle,

61, rue Jhtfjon, 75005 Paris.

J. Caiihonnieii et D. Mot.no, Laboratoire de Chimie appliquée aux corps organisés, Muséum national

d’Histoire naturelle, 03, rue Hu/Jon, 75005 Paris.

M. Fvtui.i.e, Laboratoire de La Jaysinia, 74340 Samoëns.

1. Heracleum sprengelianum Wight & Arn,

522 , 2

Tableau I. — Composition en coumarines des racines d 'Heracleum lehmannianum Bge, au cours du développement de la plan-

tule. (Plantules cultivées en serre jusqu’au stade 5 e feuille ; l’espèce est pluriannuelle.) (Les numéros des produits renvoient

aux formules du tableau VII.)

Stades

Cotylédon

l re feuille

2 e

feuille

5 e feuille

1 an

Adulte

Série

«0 1

i w

Ester de marmésine

+ +

1 Esters des

ï. ù \

O X

j Columbianadine

(5)

+ +

\ Précurseurs

® Z

>* -j

) Marmésine

(2)

j Précurseurs des

Jf I

Columbianétine

0 3 )

\ furocoumarines

Psoralène

(6)

+ +

)

K i

Bergaptène

(7)

-I-

+ +

+ + + |

Linéaires

Isopimpinelline

(9)

+ +

+ + + + 1

)

i Àngélicine

(72)

+ +

+ + i

I 1

Sphondine

(14)

+ +

+ + + + (

Angulaires

1 1

Isobergaptène

(13)

+ + i

Pimpinelline

(15)

+ +

Légende : Expression semi-quantitative relative, appréciée en chromatographie sur couche mince en fonction du diamètre des taches,

avec une prise d’essai standardisée : poids de matériel sec, volume de solvant reprenant l'extrait, capillaires calibrés pour les dépôls.

t = traces.

5 —

Résultats et discussion

Les cou marines île la racine d ’Heracl-eum lehmannianum oui été recherchées à diffé¬

rents stades de développement : les résultats, donnés dans le tableau I, permettent de

faire trois observations :

1 - Vu stade cotylédouaire, on remarque que la biosynthèse des furoeoumarines angulaires

n’est pas encore engagée : absence d'angélicine, de sphondine. d’isobergaptène et de pimpinelline ;

par contre, le psoralène, l'isopimpinellinc et le bergaptène sont déjà présents dans les stades les

plus juvéniles.

2 — Globalement, on assiste, au cours du développement, à la disparition des dihydrofuro-

coumarines, présentes dés les premiers stades, et à l'enrichissement progressif en furoeoumarines,

ceci aussi bien qualitativement que quantitativement.

3 — Chez II. lehmannianum, la plante adulte (floraison) ne renferme plus d’esters de dihvdro-

furocoumarines.

Un certain nombre de conclusions découlent de ces résultats.

11 convient de signaler, d’une part, que la biosynthèse des furoeoumarines linéaires

précède celle des angulaires et, d’autre part, que la biosynthèse coumarinique se déclenche

très tôt puisque neuf de ces composés ont. pu être caractérisés dès le stade « 1 re feuille ».

Il y a lieu de considérer également les dihydrofnroeou marines (marmésine el colum-

bianétinc), précurseurs obligatoires des furoeoumarines (6). Un relèvera que si, chez l'adulte,

leur présence se limite à quelques traces tout juste révéla blés en chromatographie sur

couche mince, elles sont nettement plus abondantes chez la jeune plantule. Quant à leurs

esters, absents chez l’adulte, ils constituent les produits majoritaires de la jeune plantule.

On assiste ainsi, jusqu'au stade « 5 e feuille », à un « freinage » global du métabolisme furo-

coumarinfquc qui a pour conséquence une accumulation des précurseurs et de leurs esters,

formes de blocage (ou de stockage), fl semble résulter de ce qui précède que l’ordre d’appa¬

rition des coumarincs de la racine reflète la succession des étapes biogénétiques des furo-

coumarines rencontrées chez l’adulte.

Cetle modification du métabolisme coumarinique au cours de la vie de la plantule

paraît commune au genre Heruclttum sensu stricto. En effet des résultats similaires ont été

obtenus avec II. sphondylium el //, niante gazzianum (tabl, II).

Enfin, on notera que ce phénomène n’est pas sous l'influence de conditions clima¬

tiques, car si les plantâtes d 'H. nplirtndyUurn el d’II. manie gazziunum proviennent de semis

en pleine terre (semis en octobre 1971, lovée en mai 1972, dans les Alpes à 700 m d'altitude ;

Laboratoire de La Jaysinia, Sarnnëns), celles d’H. lehmannianum résultent de cultures en

serre, sons conditions invariantes : 12 I) d’éclairage par jour, 22°C de température de. jour,

I8°C de nuit, 60 % d’humidité relative.

Si, du point de vue qualificatif, la composition en furoeoumarines est définitive chez

Ilcraoltiuii) lehmannianum dès le stade « S K feuille », les quantités de l’ensemble dcccs composés

continuent de varier au cours du développement de la plante (cf. tabl. III).

Durant toute la période végétative on observe une montée Jente des quantités totales

de la racine, puis ce niveau s’élève brusquement au moment de la croissance de la hampe

florale, passe par un maximum pendant la floraison, pour redécroître enfin au cours de

6 —

Tableau II. — Composition en coumarines des racines d’ Heracleum sphondyliurn (A) et d 'H. man-

tegazzianum (B). (Plant.ules cultivées à l’extérieur en mai 1972, à Samoëns, 700 m d’altitude.)

(Les numéros des produits renvoient aux formules du tableau Vil.) t = traces.

Stade

Cotylédonaire

l re feuille

2 e feuille

Adulte

Espèces

A B

Ester de marmésine

+ +

Columbianadine

(5)

+ +

Marmésine

(2)

+ +

Coluinbianétine

(3)

+ -

Psoralène

(6)

+ +

Bergaptène

(7)

+ +

Xantho toxine

(*)

0 +

Isopimpinelline

(9)

+ +

Angélieine

(12)

+ +

Sphondine

(U)

+ +

Isobergaptène

(13)

0 0

Pimpinelline

(15)

0 0

Tableau III. — Coumarines

totales extractibles à l’éther de pétrole

la racine A'Heracleum

lehmannianum.

Date

juillet

avril

juin

juillet

août

1972

1973

1974

Stade

végétatif végétatif

végétatif

croissance

floraison

hampe florale

fruit mûr

Age (mois)

Quantités de

COUMARINES

(en % de

racine sèche)

1,1

1.1

1,9

3,4

2,45

Légende : Les variations observées ne sont pas attribuables à des facteurs saisonniers qui sont étudiés

par ailleurs ( 13 ).

la fructification et du mûrissement des fruits. Ce phénomène se rapproche de celui observé

avec les llavonoïdes des feuilles d’autres Omhellifères (7, 8).

L’importance relative des constituants les uns par rapport aux autres varie, elle aussi,

avec l’âge physiologique de la plante. Ainsi, bien que les produits (2), (3), (6), (/'), (9), (12),

Tableau IV, — Constituants coumariniques majoritaires de la racine d'H. lehmannianum. (Les

numéros des produits renvoient aux formules du tableau VII.)

Plante âgée de f» Plante âgée d’un an

mois : végétatif végétatif

Floraison

Fructification

7 Bergaptène

9 Isopimpinelline

14 Sphondine

12 Angélicine

13 Isobergaptène

Bergaptène

Isopimpinelline

Sphondine

Angélicine

Bergaptène

Isopimpinelline

Sphondine

Bergaptène

Isopimpinelline

Sphondine

Constituants de la racine au moment de la fructification : marmésine {2), columbianétine (3), psora-

lène (6), bergaptène (7), isopimpinelline (9), angélicine (12), sphondine (14), isobergaptène (13) et pimpi-

nelline (75).

Tableau V. — Constituants coumariniques majoritaires de la racine d'H. wallichü. (Les numéros

des produits renvoient aux formules du tableau VIL)

Plante âgée de

6 mois : végétatif

Plante âgée d’un an :

végétatif

F ructification

2 Marmésine

5 Columbianadine

Marmésine

Columbianadine

Isopimpinelline

Phelloptérine

Constituants de la racine au moment de la fructification ; marmésine 12 1, ester de marmésine (4), colum¬

bianétine (3), columbianadine (5), bergaptène (7), xanthotoxine (S), isopimpinelline (9), impératorine (11),

phelloptérine (10), isobergaptène (13) et sphondine (14).

(13), (14) et (15) soient toujours présents dans la racine d'il, lehmannianum dès le stade

« 5 e feuille a, certaines substances prédominent (cf, tabl, IV), A l’âge de 6 mois la racine

renferme des quartIités à peu près équivalentes de bergaptène (T 1 ), d'isopimpinelline (9),

d’angélicine (12), de sphondine (14) et d'isobergaptène (13), puis on assiste à une sélection

des produits majoritaires, dont Irois seulement (7), (9) et (14) se détachent quantitative¬

ment d'une manière nette des neuf constituants coumariniques de la racine au moment

de la fructification. On remarque que ces produits majoritaires représentent aussi bien les

furocoumarines linéaires (7) et (9) que les angulairos (14).

Il n'en est pas de même pour un Hcracleum indien : H. wallichü (tabl. V), chez qui

8 —

Tableau VI. — Composition en coumarines des racines d ’Heracleum lehmannianum et de Tetra-

taenium sprengelianum aux deux stades extrêmes de leur développement. (Les numéros des

produits renvoient aux formules du tableau VII.)

H. lehmannianum

T. xprengelianum

Ester de marmésine

(4)

Ester de marmésine

0 4 )

Columbianadine

(5)

Columbianadine

(5)

Stade cotylf.donaire

Marmésine

(2)

Marmésine

(2)

Columbianétine

(3)

Columbianétine

(3)

Bergaptène

(7)

Psoralène

(6)

Ester de marmésine

(4)

Bergaptène

(7)

Columbianadine

(5)

Isopimpinelline

(9)

Marmésine

(2)

Fructification

Angélicine

(12)

Columbianétine

(3)

Sphondine

(14)

Isobergaptène

(13)

Pimpinelline

(15)

on observe une prédominance quantitative des furocoumarines linéaires : isopimpinelline

(9) et phelloptérine (10). Bien qu’un dérivé angulaire (14) existe dans la racine, celui-ci

demeure en quantités faibles.

Ceci est à rapprocher des remarques que nous avons déjà effectuées (9) au sujet des

Pastinaceae d’origine indienne où le métabolisme furocoumarinique est toujours orienté

préférentiellement vers la série linéaire. Ce phénomène atteint son expression maximum

avec la disparition totale des furocoumarines angulaires que l’on observe chez Tetrataenium

sprengelianum, provenant du sud de l’Inde, qui ne renferme qu’une seule furocoumarine,

linéaire, et uniquement dans le fruit (10) ( 10 ).

Quand on compare (tabl. VI) la composition de la racine d Ueiacleuin lehmannianum

avec celle de Tetrataenium sprengelianum aux deux stades extrêmes de développement,

(stade cotvlédonaire et fructification) il est possible d’en déduire quelques conclusions :

Au niveau taxonomique : La confrontation des résultats analytiques concernant

les racines adultes montre des différences fondamentales ; cette donnée a constitué un argu¬

ment en faveur de la séparation des deux genres (9),

— Au niveau ontogénique : On observe, au cours du développement, une différence

essentielle de comportement des deux espèces vis-à-vis du métabolisme coumarinique :

chez H. lehmannianum on constate la disparition de certains composés (2, 3, 4, 5) et l’appa¬

rition de nouvelles coumarines (6, 9, 12, 13, 14, 13). Ce changement d’utilisation des voies

biogénétiques est très clair dans la série angulaire, puisque la columbianétine, en tant que

précurseur de cette série, est transformée en columbianadine par la jeune plantule, et,

par l’adulte, en furocoumarines angulaires (angélicine, sphondine, isobergaptène et pimpi-

nelline) (cf. tabl. VII).

— 9

Tableau VII. — Structures des coumarines citées.

R 6

12 _ ANGELICINE.

.H . .. .

. H

13 _ ISOBERGAPTENE.

.och 3 ...

14 _ SPHONOINE .

. H .

.. och 3

15 _ PI MPINELLINE.

. . . . OCH 3 . .

. . . och 3

R 5

R s

6 _ PSOR A LE NE .

. H . . .

7.BERGAPTENE .

• • och 3

. H

8 _ X A N THOTOX1 N E_

.... H ...

.och 3

9 - ISOPIMPIN ELLINE

... och 3 .

.och 3

t 0 - PH ELLOPT ERINE-

. och 3 .

. OCH,-CHîC-(CH,),

11 _ IM PER ATOR1 N E.

_ H ...

. OCH 2 -CH:C-(CH 3 ) 2

t -OMBELUFERONE

Ce renversement de métabolisme ne se produit pas chez Tetrataenium sprengelianum

où la composition de la racine de l’adulte est qualitativement la même que celle des formes

juvéniles.

- Au niveau phylogénique : La composition de la racine de la plantule d ’H. lehrnan-

nianum et celle de l’adulte de Tetrataenium sprengelianum montrent une grande ressem¬

blance. Or, il a été avancé. (11), sur des critères botaniques, que les Tetrataenium. sont plus

archaïques que les Haraeleum. Ainsi cette confrontation met en évidence que le métabo¬

lisme coumarinique d’une plantule A'Heracleum est très semblable à celui d’un adulte

d’un genre très proche, mais plus primitif. Dans ce cas, et vis-à-vis de ce type de constituants,

il semble donc bien que l’ontogénie calque la phylogénie du genre.

— 10

PARTIE EXPÉRIMENTALE

Matériet.

Heracleum lehmannianum Bge. — Cultivé dans le jardin du Laboratoire de Chimie

du Muséum national d’Histoire naturelle à Paris, à partir de fruits obtenus auprès du

jardin botanique de Coimbra (Portugal). Détermination T.-P. Mandesova. Herbier de

référence : Laboratoire de Chimie, Muséum Paris : JC. 70-49.

Heracleum mantegazzianum Somm. & Lev. — Cultivé dans le jardin botanique de

La Jaysinia, Samoëns, Haute-Savoie. Herbier de référence : Laboratoire de Chimie, Muséum

Paris : JC. 74-4.

Heracleum sphondylium L. subsp. sphondylium. — Cultivé dans le jardin botanique de

La Jaysinia, Samoëns, Haute-Savoie, à partir de fruits récoltés aux Allamands, Samoëns,

Haute-Savoie. Herbier de référence : Laboratoire de Chimie, Muséum Paris : JC. 68-5.

Heracleum wallichii DC. — Cultivé dans le jardin du Laboratoire de Chimie du Muséum

national d ! Histoire naturelle à Paris, à partir de fruits récoltés au Népal (Région N-O),

environs de Nar à Kyang : site abandonné dans la Naur Khola (84°15' Long. E, 28°44'

Lat.. N). 3 800 m d’altitude, le 10. X. 1972. Coll. C. .Iest. Détermination l.-P. Mandenova.

Herbier de référence : Laboratoire de Chimie, Muséum Paris : JC. 73-57.

Tetralaenium sprengelianum (Wight & Arn.) Manden. — Cultivé dans le jardin du Labo¬

ratoire de Chimie du Muséum national d’Histoire naturelle à Paris, à partir de fruits col¬

lectés en Inde du Sud, Palni Hills, bassin de Koniar, 2 200 m d’altitude. Coll, et détermi¬

nation F. Blasco (29.XI.1973). Recomb. I.-P. Mandenova. Herbier Blasco, n° 2685,

Université Paul Sabatier, Toulouse.

Méthodes

Les méthodes d’analyse chromatographique d’identification des substances dont il est

question dans cet article, ainsi que leurs caractéristiques physiques sont décrites dans

un article précédent (12).

Remerciements

Nous remercions MM. F. Blasco et C. Jest pour nous avoir collecté du matériel au cours de

leurs missions aux Indes et au Népal, ainsi que M me I. P. Mandenova, qui a bien voulu vérifier

certaines déterminations.

— 11 —

RÉFÉRENCES RIRLJOGRAPHIQUES

1. Nielsen, B. E., 1970. — Coumarins of Umbelliferous Plants. The royal danish school of Phar-

macy, Ed., Copenhagen : 188 p.

2. Pimenov, M. G., 1971 — Inventaire des plantes sources de substances coumariniques (en russe).

Akad. Nauk S.S.S.R. « Nauka » Ed., Leningrad : 200 p.

3. Gonzalez, A. G., R. J. Cardona, H. Lobez, J. M. Médina & F. Rodriguez-Luis, 1976. —

Rev. real Acad. Cien., 70 : 109-206.

4. Cahbonnier, J., O. Fatianofe & D. Molho, 1978. — In : Actes du 2 e Symp. internation, sur

les Ombellifères, Perpignan, 1977 : « Contribution pluridisciplinaire à la systématique » :

387-513, A. M. Cauwet-Marc & J. Carbonnier Éd. : 866 p.

5. Carbonnier-Jarreau, M.-C., J. Carbonnier, A.-M. Cauwet-Marc & D. Molho, 1978. —

Bull. Mus. nain. Hisl. nat., Paris, 3 e sér., n° 522, Sei. phys.-chiai. 19 : 23-28.

6. Stf.ck, W., M. El-Dakhakhny & S. A. Brown, 1969. — Tetrahedron Lelt. ; 4805-4808.

7. Kisselieva, A. V., & V. G. Minaeva, 1972. — Fizialogiya Rast., 19 : 1252-1256.

8. Gorovoy, P. G., & F 1 . K. Ulanova, 1974. — Bast. Iles. S.S.S.R., 10 : 244-246.

9. M andenova, I. P., J. Carbonnier, M.-C. Carbonnier-Jarreau, A.-M. Cauwet-Marc, M.-T.

Cerceau-Larrival, M. Guyot, D. Molho & J. P. Reduron, 1978. — In : Actes du 2 e

Symp. internation, sur les Ombellifères, Perpignan, 1977 : « Contribution pluridisciplinaire

à la systématique » : 675-725, A. M. Cauwet-Marc & J. Carbonnier. Éd. : 866 p.

10. Molho, D., P. Jossang & J. Carbonnier, 1972. — Bull. Soc. chim. Fr. : 208-212.

11. Mandenova I. P., 1959. — Matériel pour la Systématique de la tribu des Paslinaceae K.-Pol

entend. Manden. (U ntbelliferae — Apioideae L Monogr. (en russe). Trudy tbilis. bot. Inst.,

Acad. Sci. Géorgie, Tbilissi, Ed., 20 : 57 p.

12. Carbonnier, J., & D. Molho, 1977. — Bull. Mus. nain. Hist. nat., Paris, 3 e sér., n° 484, Sci.

phys.-chim., 12 : 1-17.

13. Ca rbonnier-Jarreau, M.-C., J. Carbonnier & D. Molho, 1978. ■— Bull. Mus. nain. Hist.

nat., Paris, 3 e sér., n° 522, Sci. phys.-chim. 19 : 13-16.

Manuscrit déposé le 12 juillet 1978.

522 , 3

Bull. Mus. natn. Hisl. nat ., Paris, 3 e sér., n° 522, nov.-déc. 1978,

Sciences physico-chimiques 19 : 13-10.

Variations saisonnières des quantités totales de coumarines

de la racine <¥Heracleum lehmannianum Bge (Umbelliferae)

par Marie-Claire Car ronn ier-J a r re au, Jacques Carbonnier et Darius Moi.ho *

Mots clés : Heracleum lehmannianum, H. granatense. Coumarines. Furocoumarines. Varia¬

tions saisonnières. Phytoalexines. Allélopathisme.

Résumé. — Les quantités de coumarines renfermées dans la racine d’H. lehmannianum sont

appréciées jusqu'à la fructification de la plante, On observe des maximums en décembre et des

minimums en février, puis une importante augmentation du taux de coumarines au moment de

la croissance de la hampe florale. La comparaison avec des individus cultivés en serre dans des

conditions invariables montre, que les cycles annuels sont sous la dépendance de facteurs clima¬

tiques, mais que lu poussée observée peu avant la floraison est sous le contrôle de facteurs physio¬

logiques. Ou discute des rôles que peuvent jouer les importantes quantités de coumarines accu¬

mulées dans la racine.

Abstract. — Coumarins are determinated in the roots of H. lehmannianum unl.il fructification.

A maximum amounts are fou ntl in december ; and minimum amounts in februnry. An important

increase is noliced duriug the development of the spike. Comparison with green-housc grown

spécimens shows thaï, the annua.l cycle is olimate dépendent ; on the eontrary, the increase observed

shortly hefore llowering dépends on physiological factors. The rôle of the important accumula¬

tion of coumarins in the roots is diseussed.

Nous avons rapporté ailleurs (1) que le niveau de coumarines dans la racine d’H. leh-

mannianum Bge est en relation avec l’état physiologique de la plante. Il est maximum au

moment de la floraison, ce qui correspond pour une plante en pleine terre dans la région

parisienne au mois de juillet.

Afin de dissocier le facteur « âge physiologique » de l’influence climatique, nous exa¬

minerons, dans ce travail, la variation du taux do coumarines de la racine d’H. lehman¬

nianum au cours des saisons.

Les individus éludiés ont été élevés en serre jusqu’à l oge de 8 mois, puis placés à l’exté¬

rieur au mois de mars 1972 et repiqués en pleine terre deux mois plus tard.

* M.-C. C a h n o n n i k R - • Li ru t E \ v : Laboratoire de Palynologie, Muséum national d'Histoire naturelle,

61, rue Pu/Jor), 75005 Paris.

J. Carbonnier et D. Mo lho : Laboratoire de Chimie appliquée aux corps organisés, Muséum national

d'Histoire naturelle, 63, rue Bufjon, 75005 Paris.

— 14 —

Résultats et discussion

L’espèce (fruits fournis par le jardin botanique de Coin»lira. Portugal, et détermination

vérifiée par I.*P. Mandenova) est considérée comme pluriannuelle. Au cours de la première

année les individus ne produisent que des feuilles primordiales 1 ; les feuilles adultes sté¬

riles 1 apparaissent durant la seconde année ; pendant cette première période le système

souterrain se développe considérablement, et la racine, tout d’abord pivotante, devient

fasciculée. Les feuilles disparaissent durant la saison hivernale ; la formation de rhizome

n’est, elfectivc qu’après la première année. Au troisième printemps apparaît la hampe

florale qui croît, en 2 ou 3 semaines pour atteindre une hauteur de 2,50 m à 3 m. Les ombelles

principales atteignent 50 à 70 cm de diamètre. Certaines présentent des phénomènes de

stérilité mâle, La fructification s’effectue alors par fécondation croisée. Les fruits sont

mûrs à la mi-août et se détachent courant septembre.

Les fruits tombés sur le sol ne germent pas l’année suivante. Les levées sont synchrones

et ne se produisent qu‘après un séjour de deux hivers dans le sol.

L’étude très détaillée du cycle vital <!’//. lehmannianum a été rapportée par Temih-

bekoy (3). Cet auteur confirme la latence de neuf à vingt et un mois des fruits dans le sol.

Il a observé que la phase végétative variait de une à cinq années et remarqué que les quelques

Tableau I. — Variations saisonnières du contenu en cournarines : quantités de coumarines

extractibles par l’éther de pétrole de 100 g de rhizome sec d 'Iieracleum lehmannianum Bge,

Date

7/72

9/72

12/72

2/73

4/73

7/73

10/73

12/73

2/74

4/74

6/74

7/74

8/74

Age (mois)

Extérieur

Stade

feuilles adultes

primordiales

feuilles adultes

primordiales

défeuillée

’a

feuilles adultes

stériles

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u —

’«

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Poids (mg)

100

145

155

110

155

190

340

En serre, 22°C

12 h de jour constant

18 .000 lux / au sol

Stade

feuilles adultes

primordiales

'a w

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Poids (mg)

20-

Coumarines identifiées : marmésine (traces), columbianétine (traces), psoralène, bergaptène, isopim-

pinelline, angclicine, sphnndine, isubergaptène et pimpinelline.

1. Délinitions données dans (2).

— 15 —

sujets qui ileurissent dès la deuxième année meurent après fructification. La majorité

fructifient lors de leur 3 e année et un certain nombre de ces pieds refleurissent plusieurs

années consécutives.

En l'ait, il s'agit d'une nouvelle pousse provenant du même rhizome, mais qui peut

se produire à quelque distance de la précédente. Nous avons noté, après fructification,

une nette dégiadation de la partie du rhizome située au pied même de la hampe qui se

dessèche. En conséquence, et bien que des sujets semblent vivre encore après huit années,

il nous paraît préfetahle de parler de reproduction végétative, plutôt que d'espèce vivace.

En serre, malgré une vernalisation au réfrigérateur, le taux de germination est exces¬

sivement faible. Quelques individus ont été cultivés en serre durant trois années (22°C de

jour, 18°C de nuit, lumière en jour constant de 12 h : 18 000 lux au sol). Eu longueur de

jours constants, ils n’ont jamais fleuri eL ont fini par mourir, Les quantités de l'uroeouma-

rines contenues dans 100 g de racines sèches étaient plus faibles que celles renfermées dans

les individus transplantés à 1 extérieur. Ces quantités ne variaient pas sensiblement au

cours des saisons (cl, tabl. 1). Par contre, pour les individus cultivés à l’extérieur, ou note

tout au long de la vie de la plante de grandes variations de la quantité de cou marines

contenue dans la partie souterraine (ef. tabl. 1). On remarque l'existence de cycles annuels

avec des maximums en décembre et des minimums en février, La fin de la végétation

constitue cependant une. exception puisque l’on observe un maximum en juillet, et une

régression dès le mois d'août (fructification);. On constate, en outre, une légère progression

du maximum de la deuxième année sur celui de la première.

Il est frappant de constater que fa diminution du niveau des eoumarines ne coïncide

pas avec celle de la longueur des jours. C’est une différence sensible avec le comportement

de la feuille, puisqu’il a été trouvé (4) une relation directe entre l’importance de l'ensoleil¬

lement et la quantité de furocoumarines contenue dans cet organe. Ainsi, malgré un ralen¬

tissement probable de la synthèse coumarinique en automne, l’accumulation de ces composés

se poursuit dans la racine. Cette constatation laisse supposer que ces dérivés ne sont pas

dégradés par la plante elle-même. On peut rapprocher cette déduction de la localisation

précise des furocoumarines dans la plante. Nous avons montré (5) que celles-ci sont ras¬

semblées dans les canaux sécréteurs où elles sont sous formes liées, par conséquent l’équi¬

libre métabolique est constamment déplacé dans le Sens de la synthèse des furocouma¬

rines, d’où l'importance quantitative de ces métabolites.

La forte diminution du contenu en eoumarines de la racine coïncide avec la période

hivernale où la plante n’esL plus feoillée et où les métabolismes sont fortement ralentis. On

a observé (6) que le sol entourant les pieds d ’fleracleum renferme des quantités appréciables

de furocoumarines et l’on peut penser que celles de la racine diffusent dans le milieu envi¬

ronnant. Si l’on tient compte des propriétés antifongiques des eoumarines de la racine

d ’Heracleuni (7), et de l’activité inhibitrice de diverses furocoumarines extraites du genre

(8), il semble possible d’attribuer h ces substances un rôle de protection des espèces du

genre protection s'exerçant par conditionnement du milieu donc efficace dès l'approche

d’éventuels parasites ou concurrents. Si la qualification de phytoalexincs pour les furo-

cournarincs des Ombellifcres repose sur quelques expérimentations (9), la fonction allélopa-

thique de ces constituants demeure discutable. En effet, des relevés effectués dans des

pelouses pyrénéennes, autour de pieds d'il. granalênxe Botss. n'ont pas montré de diffé¬

rences phytosociologiques avec le milieu environnant. Nous avons cependant remarqué que

— 16 —

s’il est possible d’obtenir une population d'H. lehmannianum très dense, la multiplication

s’effectue alors, uniquement, par voie végétative. Les jeunes plantules provenant d’un

semis naturel n’apparaissent jamais à moins de deux mètres d’un individu adulte.

Conclusions

Le fait que, d’une part, les quantités de furoeoumarines de la racine soient maximales

en décembre durant les deux premières années d’existence de pieds d’//. lehmannianum

placés à l’extérieur et que, d’autre part, aux même dates, les quantités de coumarines des

racines d’individus cultivés en serre sous conditions invariantes, soient sensiblement stables,

indique que ce cycle est sous la dépendance de paramètres climatiques.

Pai contre, le bouleversement qui se produit durant la croissance de la hampe florale

en juin montre que le maximum observé pendant la lloraison est sous le contrôle de proces¬

sus physiologiques qui prédominent sur les facteurs physiques.

Remerciements

Nous tenons à exprimer notre gratitude envers M. M. Farille qui a bien voulu effectuer

pour nous plusieurs relevés phytosociologiques dans les Pyrénées. Nous remercions également

M. A. Faurillon qui s’est chargé d’entretenir nos cultures.

RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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Manuscrit déposé le 12 juillet 1978.

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Sciences physico-chimiques 19 : 17-21.

Variations selon l’organe du contenu coumarinique

de quelques Ombellifères

par Jacques Carbonnier et Darius Molho *

Mots-clés : Heracleum lehmannianum, Tetrataeniurn sprengelianum, V anasushava pedata ;

Coumarines, Furocoumarines, Dihydrofurocoumarines ; Translocation, Variations qualitatives et

quantitatives.

Résumé. — Les fruits sont qualitativement et quantitativement plus riches en furocouma¬

rines que les autres organes. On discute le rôle de ces dérivés.

Abstract. — Fruits are richer —* quantitatively and qualitatively — in coumarins than the

other parts of the plant. The possible rôle of coumarins is diseussed.

Il a été montré que chez Heracleum les quantités de coumarines varient au cours de

la journée (1), avec la saison (2) et avec l’âge physiologique de la plante (3).

Ce travail a pour objet d’étudier les variations quantitatives et qualitatives avec

l’organe. Des représentants de trois genres d'Apioideae (Umbelliferae) ont été examinés :

Heracleum lehmannianum Bge, Tetrataeniurn Sprengelianum (Wight. & Arn.) Manden. et

Varummhava pédala (Wighl.) Mukherjee & Constance.

Vous avons déjà signalé (4) que les feuilles A'Heracleum mantegazzianuni Somm. &

Lev. renferment des quantités très faibles de furocoumarines par rapport à celles isolées

Tableau l. — Poids relatifs en coumarines selon l’organe au moment de la fructification. (Valeur

exprimée en pourcentage par rapport au poids de matériel végétal sec.)

Plantes adultes

(Stade : fruits murs)

Fruits

Parties

SOUTERRAINES

Feuilles

Tiges

VERTES

Heracleum lehmannianum

4,5

2,45

0,02

< 0,01

Tetrataeniurn sprengelianum

4,8

3,5

—

Vanasushava pedata

0,2

< 0,01

* Laboratoire de Chimie appliquée aux corps organisés, Muséum national d’Histoire naturelle, 63, rue

Bu/Jon, 75005 Paris.

— 18 —

Ta bleau II. — Composition en coumarines d ’Heracleum lehmannianum. (Les numéros des produits

renvoient aux formules du tableau III.) t = traces.

Fruits

Racines

Parties

vertes

Psoralène

Bergaptène

(2)

Isopimpinelline

(1)

Angélicine

(9)

Isobergaptène

(10)

Sphondine

(H)

Pimpinellinc

(12)

Impératorine

(5)

Phelloptérine

(6)

Columbianétine

(15)

Marmésine

Byak-angélicol

(13)

(7)

du fruit ou de la racine. Le lableau I montre que ce phénomène est également observé

chez d’aulres espèces d’Ornhellifères. En fait le rapport antre le contenu couraarinique

de la feuille et celui du fruit est de Tordre de 1/100 ; il est légèrement plus élevé si Ton

compare les feuilles et. les racines. On constate donc une hiérarchie entre les organes vis-à-

vis de leur possibilité d’accumuler les coumarines. Les quantités relatives les plus impor¬

tantes sont, trouvées dans les fruits, puis viennent les parties souterraines et enfin les feuilles

et les tiges.

Ceci semble général chez de nombreuses Ombellitères, de telles conclusions ayant déjà

été obtenues pour Heracleum sosnow&kyi Manden. (1) et pour Pastinaca sativa L. (5).

Au point de vue qualitatif on observe aussi des variations dans la composition de

coumarines de chaque organe : le tableau II indique que chez H. lehmannianum cette

différence concerne principalement le byak-angélicol. La spécificité de ce produit, pour

les fruits, au moins dans le genre Herncleurn , paraïL établie; en effet, presque toutes les

données disponibles dans la littérature (6) confirment ce point. Ceci est intéressant car le

byak-angélicol est. un produit d’oxydation de la phelloptérine (cf. tahl. 111), présente chez

presque toutes les espèces (ïHeracleurn (6) ; l’accumulation de byak-angélicol dans le seul

fruit laisse supposer que sa formation s’effectue in situ.

Chez Tetratacniurn sprenge-iianum, an observe (labl. IV) que Tunique furocoumarine

de l’espèce existe seulement dans le fruit, alors que les esters de dihydrofurocoumaiines,

ainsi que les précurseurs, sont accumulés dans la racine et les parties vertes. En conséquence

la plante ne renferme vie furoeoumarines qu'en fin de végétation.

Chez Vanasushava pedata (tabl. V), le nombre de coumarines du fruit est beaucoup

plus important que celui des autres organes, et les parties vertes ne contiennent que les

précurseurs.

A ce sujet on remarque que les parties vertes des trois espèces étudiées renferment

toujours ces précurseurs (marmésine et columbianétine) présents seulement à l’état de

— 19 —

Tableau III. — Formules des coumarines isolées des espèces étudiées.

1 _

PSORA LE NE .

... H....

.... H

2 _

BE RGAPTE NE.

.H...

.... H

R 5

X AN THOTOXIN E.

...och 3 .

,.och 3

9 _

ANG

E LIC

1 NE.

.... H ....

.... H

4 _

ISOPIMPINELLINE...

.. och 3 .

och 3

10 _

ISO

BERG

APTE NE .. .

... och 3 ..

.... H

IMPE RATORINE .

... A_

. .. . A

11 -

SPH

ONDI

NE .

.H ....

,.och 3

6 _

PHELLOPTERINE ...

.A. ..

. .. . A

12 _

PIM

PI NE

L Ll N E.

...OCH 3 ..

•°ch 3

7 _

BYAK.ANGE LICOL ..

_B_

. .. B

8 -

CNIDICINE .

. . .. A . .. .

... A

13_ MARMESIHE. H

U _ SPRENGELIANINE.C

I 15 _ CO LUMB I ANETINE. H

| 16 _ COL UM Bl AN A D I NE.D

I 15 _ CO LUMB I ANETINE. H

| 16 _ COL UM Bl AN A D I NE.D

traces dans les autres organes ; on peut se demander si cette répartition ne reflète pas les

translocations des métabolites eoumariniques. Il est, en effet, remarquable de constater

que, si les précurseurs sont partout, les furocoumarines sont surtout accumulées dans les

organes (rhizome et bandelettes des fruits (7)) qui doivent séjourner dans le sol durant la

saison hivernale.

Or, il faut noter que les fruits restent plusieurs mois dans la terre avant de germer

(8, 2) et, compte tenu des activités antifongique et bactériostatique (9) des coumarines

— 20 —

Tableau IV. — Coumarines de Tetrataeniurn sprengelianum. (Les numéros des produits renvoient

aux formules du tableau III.)

Coumarines

Fruits

Racines

Feuilles

Marmésine

(13)

Columbianétine

(15)

Columbianadine

(16)

Sprengélianine

(U)

Phelloptérine

( 6 )

Tableau V. — Coumarines de Vanasushava pedata . (Les

numéros

des produits renvoient aux

formules du tableau III.)

Coumarines

Fruits Racines Feuilles

Tiges

Ostbénol

(17)

Osthol

(18)

Columbianadine

(16)

Columbianétine

(15)

Ester de marmésine

Marmésine

(13)

Subérosine

(20)

Déméthvlsubérosine

(19)

Psoralène

( 1 )

Impératorine

(5)

Cnidieine

(S)

Xanthotoxine

(3)

Isopimpinelline

(4)

extraites d 1 Heracleurn, on peut supposer que ces dérivés assurent la protection de la semence

durant cette période. Par ailleurs, le pouvoir inhibiteur de germination est bien connu,

leur rôle possible sur le contrôle de la dormance des graines d 'Heracleum constitue donc une

hypothèse raisonnable. Il est cependant difficile de savoir si la durée de cette latence cor¬

respond au temps de lessivage des téguments du fruit ou si, inversement, la survie de l’em¬

bryon, ne pouvant germer qu’après des vernalisations répétées, n’est assurée que par la

présence des furocOumarines endogènes protectrices.

— 21 —

Matériel et méthodes

lieracleum lehmannianum Bge et Tetrataenium sprengelianum (Wight & Arn.) Manden.

— Même origine que (3).

Varias us hava pedata (Wight) Mukherjee & Constance. — Même origine que (11).

Séparation, identification et caractéristiques physiques des constituants décrites dans

(10) et (11).

RÉFÉRENCES RIBLIOGRAPHIQUES

1. Zhamba, G. E., 1969. — Ukr. bot. ZI,., 26 : 86.

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nain. Ilist. nat., Paris, 3 e sér., n° 522, Sci. phvs.-chim. 19 : 3-11.

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9. Fischer, F. C., H. Van Doorne & G. Dannenberg, 1978. — Jn : Actes du 2 e Symp. interna¬

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Biology and Chemistry of the Umbelliferae », Suppl. 1, Bot. .}. linn. Soe., 64: 337-360. Acad.

Press Ed., London, 438 p.

Manuscrit déposé le 12 juillet 1978.

Bull. Mus. nain. Hist. nat., Paris, 3 e sér., n° 522, nov.-dée. 1978,

Sciences physico-chimiques 19 : 23-28.

Localisation des coumarines

chez quelques espèces d’Heracleum L.

par M.-C. Carbonnier-Jarreau, J. Carbonnier, A.-M. Cauwet-Marc et D. Molho *

Mots-clés : Furocoumarines, Localisation, Méricarpes, Heraeleum, Telrataenium, Zozimia.

Résumé. — La dissection de fruits de quelques Pastinaceac a permis de montrer que les furo¬

coumarines sont localisées uniquement dans le tégument des méricarpes, Des observa lions in situ,

sous lumière U.V. indiquent que les furocoumarines sont accumulées dans les canaux sécréteurs

et plus particulièrement dans les vitlae. La comparaison de la longueur d’onde d’émission de fluo¬

rescence, in situ avec celle des constituants extraits des viltae correspondantes, suggère qu'il existe

naturellement des liaisons entre les furocoumarines et le substrat,

Abstract. Dissection of the fruits of s mue Pastinaceae showed tliat furanocournarins

were located exclusively in téguments of mericarps. In situ , observations under U.V. lighl esta-

blished that furanocournarins accumulate in secretory canals, and particularly in viitae. A coin-

parison of wave-lengths of fluorescence emitted liglit in situ with those of pure constituents

extracted of the viitae, suggested that furanocournarins are naturallv bound substrate.

Nous avons montré précédemment chez Heraeleum (1) que les quantités de couma¬

rines variaient très largement avec l’organe, ce qui se produit d’ailleurs chez de nombreuses

autres espèces d’Ombellifères (2), (3). Pourtant le fruit est toujours, en valeur relative,

la partie de la plante la plus riche en coumarines ; dans certaines espèces, ce taux approche

3 % (1).

Le présent travail se propose d’étudier plus précisément la localisation histologique

des furocoumarines du fruit. Heraeleum minimum Larri., H. wallichii DC., 11. lehman-

nianum Bge, II. lanalum Michx., II. ceylanicum Gardn., T. sprengelianum (Wight et Arn.)

Mande», et Zozimia absinihifolia (Vent.) DC. ont été choisis pour servir de support à

ces investigations.

Résultats

Lorsque l’on sème des fruits de H. wallichii en serre, la levée est effective dans les

quinze jours suivants. Lors de la germination, les cotylédons entraînent à leur extrémité

les téguments de la graine et ceux-ci peuvent alors être aisément collectés. Leur analyse

* M.-C, CAnno.-sNiRR-jARneAi', A /usêum national il’Histoire naturelle, Laboratoire de Palynologie de

i ÉPli /• , 01, rue de Bufjon, 75005 Paris.

J. Carbonnier et D. Mouio, Muséum national d'Histoire naturelle, Laboratoire de Chimie appliquée

aux Corps organisés, OS, rue de Bufjon, 75005 Paris.

A.-M. Cauwet-Marc, Centre Universitaire, Laboratoire de Botanique, avenue de Villeneuve, 60025 Per¬

pignan Cedex.

— 24 —

révèle une composition cournarinique qualitative et quantitative identique à celle du fruit entier 1

et profondément différente de celle des cotylédons (ces derniers ne renferment que des dibydro-

furocoumarines et du bergaptène). La totalité des coumarines du fruit se trouve donc

localisée dans le tégument.

Chez //. lunatum, la dissection du fruit, après imbibition dans l’eau, permet de séparer

facilement la graine de son enveloppe. L'analyse de ces deux parties montre alors, comme

dans le cas précédent, que cette dernière renferme toutes les coumarines du fruit de l’es¬

pèce 1 alors que l’albumen et l’embryon en sont totalement dépourvus.

Ces deux observations fournissent donc la preuve que les furocoumarines que l’on

rencontre dans les jeunes plantâtes d 'Heracleum (6) sont des produits néoformés qui ne

proviennent en aucun cas des graines dont elles sont issues.

Si, d’une façon générale, il semble acquis que la distribution des coumarines du fruit,

soit restreinte au seul tégument, on peut toutefois s’interroger sur leur localisation exacte

à l’intérieur de celui-ci.

La scarification du tégument des fruits de H. lehmannianum, H. wallichii et Zozimia

absinthifolia permet d’inciser les bandelettes ; une macération dans le chloroforme extrait

1 2

Fig. 1. — Fruit de Tetrataenium sprengelianum (Wight. & Am.) Manden.

A : Coupe transversale du méricarpe. 1, Faisceau libéro-ligneux ; 2, Bandelette (ou vittaé] dorsale; 3, Testa;

4, Sclérocarpe ; 5, Bandelette commissurale ; 6, Albumen.

B : Coupe transversale d une viltcw. 1, Cellule sécrétrice fortement fluorescente ; 2, Concrétions présentant

une fluorescence jaune-vert ; 3, Lumière du canal.

1. Composition coumarinique du fruit de H. wallichii donnée dans (6), celle de H. lanatum dans (5).

— 25 —

alors la plus grande partie des furocoumarines qui y sont contenues. Qualitativement on

retrouve dans ces vittae toutes les coumarines du fruit L Par ailleurs, après avoir pratiqué

chez II. lanatum la même opération sur les bandelettes dorsales d’une part et commissu-

rales d'autre part, nous avons pu observer l'exacte similitude de leurs contenus coumari-

niques.

Enfin, nous n’avons pas trouvé de coumarines dans les ailes des fruits de Z. absinthi-

folia. ou H. wallickii, par contre les canaux sécréteurs costaux des fruits de ces deux espèces

en contiennent de faibles quantités.

Nous avons tenté de vérifier ces premiers résultats obtenus par extraction de parties

d’organe, par des observations in situ. Pour cela nous avons examiné des coupes transver¬

sales de fruits sous un microscope photonique éclairé par une source de lumière ultra¬

violette. Les furocoumarines sont, des substances fluorescentes qui, dans ces conditions,

ont pu être facilement localisées : les sites fluorescents correspondent à l’emplacement

de tous les canaux sécréteurs (canaux sécréteurs costaux et bandelettes ou vit!ne). Cepen¬

dant nous avons remarqué une accumulation particulièrement importante au niveau des

vittae ; dans le fruit immature toute la lumière du canal est fluorescente, tandis que dans

le fruit mûr les furocoumarines se présentent sous forme de concrétions qui tapissent le

pourtour des bandelettes (voir fig. 1).

Il semble d’ailleurs que cette localisation des furocoumarines dans les canaux sécré¬

teurs soit commune à divers genres d’Ombellifères ; des résultats équivalents ont en effet

été obtenus pour Pastinaca saliva L. (8), Phlojodicarpus sibincus K.-Pol. (9), Amrni majus L.

(10) et Ferula conocaula Korov. (11). Ladyginà et al. (8) signalent la présence de petits

Tableau I. — Observations des fluorescences des canaux sécréteurs des fruits de quelques

Pastinaceae. (Microscope à fluorescence Leitz. Excitation par lampe à vapeur de mercure

Philips CS 200 W/h. Filtres UG5 1 mm -)- K 470.)

Espèces

Fluorescence in situ

Fluorescence de l’extrait

chloroformique des vittae

sous irradiation UY long.

H. minimum

jaune d’or

bleu-violet

H. sprengelianum

jaune-vert

bleu-violet

H. ceylanicum

jaune-vert

bleu-violet

H. lanatum

jaune orangé

jaune-bleu

II. lehmannianum

ocre-jaune

jaune

(Voir le détail des compositions en coumarines de ces espèces dans (5).)

1. La composition conmarinùpie des fruits de II. le.Umarmtanum a déjà été donnée dans (5). Dans

les méricnrpes de Xuzimia absinUuplia , en plus de la dcdtoÏMe et de la oolumbianadine déjà signalée' (7),

nous avons trouvé de la marmésînu, de la columbianéline, du psoralène, du bergaptène, de l’isopimpinel-

line, de l'impèratorine, de l'isobergaptène, de la pimpinclline et de la sphondine.

— 26 —

cristaux fluorescents en jaune-vert dans les canaux de P. sativa, mais nous ne pensons

pas qu’il puisse s’agir d’un simple dépôt cristallin... les couleurs de réémission de fluores¬

cence ne correspondant pas à ce que l'on attend de ces constituants. Le tableau oppose

les fluorescences observées in situ et. celle des extraits obtenus par lessivage chloroformique

des fruits étudiés après incision des bandelettes

La comparaison des émission de fluorescence observées dans le fruit avec celles obte¬

nues par irradiation L’.V, de la solution chloroformique de l’extrait correspondant montre,

dans tous les exemples, un déplacement bathochrome dans le cas de l’examen in situ.

Nous interprétons ce phénomène comme étant dû à l’existence de liaisons entre le substrat

et les furocoutnarines tout comme cela a été observé au cours de la chromatographie sur

couche mince de cos composés avec différents supports ( 12 ).

A la suite de ces observations il apparaît donc Lout à fait probable que les furocou-

marines accumulées dans les l'ittae, n’y figurent pas, au moins au stade fruit mûr, sous

forme libre.

Discussion

Nous avons montré par ailleurs (1) et (4) que certains constituants coumariniques des

Ombellifères sont particuliers au fruit et n'apparaissent dans la plante qu’après la fécon¬

dation. Cette observation soulève le problème d’une éventuelle influence de ce phénomène

sur la biosynthèse de ces cotimarînos. Sans qu’il soit possible de spéculer sur les mécanismes

qui déclenchent ce processus, on peut au moins, à la lumière des données établies présen¬

tement, rejeter l’hypothèse d’une acquisition d’information nouvelle transmise par le

génome du pollen.

Nous venons en effet de montrer que les furocouinarines du fruit sont présentes uni¬

quement dans le tégument de celui-ci ; or ce tégument n’est rien d’autre que le reste du

sporophyte parental (2 n chromosomes) lequel n’a pu être en aucune façon modifié pur le

génome du pollen fécondant (n chromosomes).

Dès lors, si une information nouvelle a été apportée par ce dernier, au cours de la

fécondation croisée nécessaire à la reproduction non végétative de la plupart des Ombelli¬

fères, celle-ci ne pourra être observée qu’à la génération suivante puisque les produits

signalés dans le tégument sont, uniquement liés au métabolisme de la plante mère. Si donc

la fécondation joue un rôle dans la mise en couvre de certaines voies biogénétiques des

coumarines, ce rôle est de nature physiologique et non génétique.

il resterait il établir le rôle de ces constituants enfermés dans les viltae d’un fruit qui

devra séjourner plusieurs mois dans le sol avant de germer.

A ce sujet, un certain nombre d’hvpotbèses ont été avancées ; elles concernent plus

particulièrement la protection de l’espèce (13) et l’extension géographique du genre (14),

(15) par colonisation de nouvelles aires (16).

i. L’observation des téguments, au microscope à fluorescence, après cet épuisement chloroformique

des vitlae montre que les concrétions fluorescentes ont disparu.

— 27 —

Matériel et méthodes

Heracleum minimum Lam. — Éboulis schisteux sous le sommet du Haut C.habanon.

Au-dessus de la bergerie des Chauvet,s commune de Salonnet (Hautes-Alpes) l’r. ; coll. et

détenu. M. Farille & J. Carbonnier, le 10.IX.1974. Herb. réf. J. C. 71.110.

Heracleum wallichii. DC. — Voir origine dans ( 6 ).

Heracleum lelmiannianum Bge. — \ r oir origine dans (6).

Heracleum lanatum Michx. — Voir origine dans (5).

Heracleum ceylanicum Gardn. — Horton Plain. Route de Diyagama. 2 000 m ait.

Ceylan ; coll. et déterm, J. Hladik. Herb. réf. Hi.adik 889.

Tetralaenium sprengelianum (Wight & Àrn.) Manden. — Voir origine dans (1).

Zozimia absinthifolia (Vent.) DC. — Mustapha Paça (village des environs de Ürgup.

Cappadoce. Turquie ; coll. et déterm. J. Carbonnier & M.-C. Carbonnier-Jahreau, le

19.VI1I.1971. Herb. réf. J. C. 71.103.

Observations microscopiques : Coupes transversales sans coloration. Microscope à

fluorescence LeitE. Excitation par lampe à vapeur de mercure Philips CS 200 W/h, Filtre

UG 5 1 mm et filtre d’arrêt lv 470. Photographie Kodaehrome II KPA. 135-140 ASA.

Extractions : Macération dans le chloroforme à froid durant 2 h et extractions éthéro-

pétroliques au soxhlet durant 48 h.

Séparation et identification des produits : Cf. (5).

Remerciements

Nous remercions C. Le Coq (Laboratoire de Biologie végétale du Muséum national d’Histoire

naturelle de Paris) pour l’aide qu’il nous a apportée lors des observations au microscope à fluores¬

cence.

RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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Manuscrit déposé le 12 juillet 1978.

Bull. Mus. natn. Hist. nat., Paris , 3 e ser., n° 522, nov.-déc. 1978

Sciences physico-chimiques 19 : 29-35.

Modification du contenu en coumarines des inflorescences

d ’ Angelica silvestris L.

par Jacques Cakbonnikk et Darius Moi.ho *

Mots clés : Coumarines, Furocoumarines. Ontogénie.

Résumé. — Treize coumarines ont été trouvées dans le fruit d ’Angelica silvestris L. : Ombel-

liférone, ombelliprôniue, scapolétinc, isoimpératorine, oxypeneédanine, hydrate d'oxypeucéda-

nine, impératorine, xanthot.oxol, xanthotoxinCj phelipptérine, hyakungélicol, B-cy'clolavandu-

lyloxy-5 psoraléne et mtmnésme, Les quantités relatives de coumarines contenues dans les organes

reproducteurs augmentent à partir de la fécondation ; elles sont maximales dans le fruit vert.

Certains dérivés comme le hyakangélicol et le (3-oyclolavandulyloxy-5 psoralène n’apparaissent

qu’après la fécondation. L’importance quantitative de la marmcsine, précurseur oommuu à toutes

les furocoumarines de l’espèce, diminue au cours de l’ontogénie carpologique. En règle, générale,

l’ordre d'apparition des furocoumarines on l’augmentation de leur quantité suit le schéma biogé¬

nétique.

Abstract. — 13 cou marins werc fourni in the fruits of Angelica silvestris L. : Umbelliferone,

umbelliprenin, scopolctin, isoimpcratorin, oxypeucedanin, oxypeueedanin hydrate, imperatorin,

xanthotoxol, xanthotoxin, phellopterin ; hyakangélicol, 5-fi-cyelnhivandulyloxy-psoralen and mar-

mesin. The proportions of coumarins found in reproductive organs increase Irorn fécondation

onwards, maximum values are reached in unripe fruits. Sonic of the cotnpounds (hyakangélicol,

5-p-cyclolavandulyloxypsoralen) are found only when fécondation bas taken place. The ainount

of marmesin, commun prccursor to ail the coumarins in this species, decreases during carpological

ontogenesis. In general, appearance and increase of coumarins follovv the biogenetic schctne.

Introduction

La recherche des coumarines chez Angelica silvestris L. a déjà fail l’objet de nom¬

breux travaux (1 à 9). Actuellement douze coumarines ont été recensées dans le fruit ; il

s’agit de l’ombelliféronc (7) 1 , de l’auraptène (2), de l’ombclliprénine ( 3 ), de la scopolétine (4),

de l’hydrale d’oxypeucédaiiine (7), de l'isooxypeucédanine (8), de l'impératorine (9), du

xanthotoxol (10), de la xanthotoxine (77) et de l’athamantine (la). 11 convient d’ajouter

* Laboratoire de Chimie appliquée aux Corps organisés, Muséum national d’Histoire naturelle, 63, rue

Bufjon, 75005 Paris,

1. Les formules sont données dans le tableau I.

— 30 —

à cette liste une substance de structure inconnue 2 : l’angésine (5, 7) ( 8 ) 3 qui attira l’atten¬

tion pour ses propriétés pharmacologiques (3).

Tableau I. — Structures des constituants coumariniques du fruit d*Angelica silvestris L.

5. ISOIMPERATOR1NE.

B . OX Y PE UC E DANINE .

7.HYDRATE D OXY PEUCEDAN IN E .

fl. I SO-OXYPEUCEDANINE .

9- IMPER ATORINE .

IO.XANTHOTOXOL .

|l_ X ANTHOTOX I N E.

12. PME LLOPTE RINE .

13. B Y A K - ANG EL ICOL .

14. 0-CYCLOL AVANDU LYLOXY - 5 PSORALENE

... C ..

. D

. . . E . .

. . F . .

.. H ..

... H . .

... H. .

OC H 3

...G ..

...H

.. H

. . .H

..C

. OH

OCHj

. . C

. . . D

. .. H

2. D’après Gonzalez et al. (10), il s’agit d’une furocoumarine linéaire.

3. D’après la mise au point de Pimenov (11).

— 31 —

L’inflorescence a été très peu étudiée, seule Fombelliféronc y est signalée.

Nous nous proposons d’examiner de nouveau la fleur de cette espèce, puis d’en

étudier l’évolution du contenu coumarinique après fécondation jusqu’au stade « fruits

mûrs ».

Résultats et discussion

En ce qui concerne l’inventaire des coumarines contenues dans le fruit mûr, nous

confirmons la présence des composés signalés par la littérature, excepté celles de la géra-

Tableau II. — Analyse des coumarines des organes reproducteurs d’d n gel ica silvestris L. au

cours de l’ontogénie carpologique. (Les numéros des produits renvoient aux formules du

tableau I.) t = traces.

Stades

Boutons

floraux

Fleurs

fécondées

Très jeunes

fruits

immatures

Fruits

immatures

mais de

Fruits

complètement

taille définitive

Marmésine

Ombelliprénine

Xanthotoxine

Impératorine

Isoimpératorine

Phelloptèrine

(16)

(3)

( 11 )

(9)

(3)

( 12 )

+ + +

+ +

+ + + +

+ + +

+ + + +

+ +

+ + + +

+ + +

+ +

Oxypeueédanine

( 6 )

+ +

Oxypeueédanine hydrate

(7)

Byak-angélicol

(13)

fJ-Cyelolavandulyloxy-5

psoralène

(14)

Poids de l'ensemble

des coumarines en %

de matériel sec 1,2 %

t +

0 +

1,7% L9%

Expression semi-quantitative relative, appréciée en chromatographie sur couche mince en fonction

du diamètre des taches, avec une prise d’essai standardisée : poids de matériel sec, volume de solvant repre¬

nant l’extrait, capillaires calibrés pour les dépôts.

— 32 —

nyloxy-7 coumarine ou auraptène, de l’isooxypcucédanine et de l’atliamautine, que nous

n’avons pas retrouvées. Aux neuf coumarines restantes nous ajoutons la marmésine (16),

la phelloptérine (12), le byakangélicol (13) et le fî-cyclûlavandulyloxy-5 psoralène (14)

(12). D’autres coumarines minoritaires, non encore identifiées, sont présentes dans le

fruit.

Les coumarines possédant un hydroxyle phénolique (ombelliférone, seopoléline et

xantholoxol) ne seront pas étudiées au cours de la formation du fruit ; ces composés, en

faibles quantités dans le fruit, ne sont, en effet, pas extraits dans les meilleures conditions

par l’épuisement éthéropélrolique utilisé pour isoler les dix autres constituants coumari-

niques, dont on tentera d’apprécier l’évolution quantitative au cours de l’ontogénie carpo-

logique.

Cinq stades ont été examinés : ombelle en boutons floraux, fleurs ouvertes, très jeunes

fruits immatures, fruits verts mais de taille définitive et fruits complètement mûrs. Le

tableau II résume les appréciations quantitatives relatives aux constituants analysés.

On remarquera tout d’abord que les quantités totales de coumarines extraites aug¬

mentent au fur et à mesure de l’avancement de la formation du fruit et sont maximales

dans le fruit vert. Toutefois cette évolution n’intéresse pas tous les constituants et il convient

de différencier plusieurs catégories de produits selon leur comportement ; on distinguera

ainsi :

1. Les dérivés absents des boutons floraux, qui apparaissent au moment de la fécon¬

dation et dont l’accumulation s’accroît au cours du mûrissement ; c’est le cas de l’hydrate

d’oxypeucédaninc, du fS-cyclolavandulyloxy-5 psoralène et du byakangélicol.

2. Un composé, l’oxvpeucédanine, présent dans la fleur et dont la quantité augmente

avec le temps.

3. Les coumarines dont les quantités relatives sont à peu près stables durant la

même période : phelloptérine, isoimpératorine, impératorine, xanthotoxine et ombellipré-

nine.

4. La marmésine, précurseur des furocoumarines linéaires (13) dont les quantités

relatives diminuent pendant que le taux global de furocoumarines augmente.

Il est intéressant de noter que le niveau des furocoumarines O-isoprénylées (isoimpé¬

ratorine, impératorine et phelloptérine) est pratiquement, stable entre la floraison et la fin

de la fructification ; par contre, la synthèse de leurs produits d’oxydation (oxypeucéda-

nine, hydrate d’oxypeucédanine et byakangélicol) se manifeste surtout au cours du mûris¬

sement.

On constate dès lors que l’évolution du contenu en coumarines de la fleur reflète l’ordon¬

nance biogénétique (14) du métabolisme de ces dérivés ; la diminution du taux de mar¬

mésine confirme ce point puisque l’élaboration de constituants complexes s’accompagne

de la régression de leur précurseur. Ce parallélisme entre la succession des étapes biosynthé¬

tiques des furocoumarines, l’ordre de leurs apparitions et le développement de la plante a

déjà été remarqué au niveau de la racine des plantules chez Heraeleum (15). Ce processus

— 33 —

tend à montrer que l'ensemble des possibilités métaboliques d’un végétal ne s’exprime pas

totalement à toutes les étapes de sa vie. L’ontogénie a donc sa traduction chimique, au

moins à certains stades de développement particulièrement importants.

Il convient enfin de remarquer que l’apparition de nouveaux métabolites dans le fruit

coïncide avec la fécondation. Cependant la composition eournarinique du fruit est indépen¬

dante du résultat de celle fécondation ; en effet, l'analyse de fruits avortés conduit à des

résultats identiques à ceux obtenus à partir de fruits fertiles.

Matériel et méthodes

Angelica silvestris L. -—- Récoltée à Belleroche (Loire, France) au cours de la saison

1974. Coll. L. & D. Moi.no ; déterm. A.-M. Cauwet. Herbier réf. JC 74-226.

Extraction et séparation des constituants : Voir (15).

Contrôles chromatographiques

Les substances (2), (8) et (15) ont été recherchées par chromatographie sur couche

mince analytique au moyen des systèmes suivants (silice Polygram Mac-herey-Nagel + Co) :

système I : eyelohexane/aeétate d’éthyle, 75/25; système II : ehloroforme/benzène, 50/50.

Le fait que nous disposions de produits de référence nous permet 'le conclure à l’absence

de ces composés dans les fruits de la population (VA. silvestris étudiés.

L’échantillon d'auraptène (2) avait été isolé, au Laboratoire, de Poncirus tri foliota (L.)

Raf. (18), ceux d'isooxypeucédanine (<S’) et d’alhamantine (15) nous ont été envoyés par

B. E. Nielsen.

Données analytiques

1. — Renvois bibliographiques pour les produits que nous avons déjà isolés.

fJ-Cyclolavandulyloxy-5 psoralène (14), cf. (12). Marmésine (16) cf. (16), Xanthotoxine

(11) cf. (17). Impératorine (9) cf. (17). Phelloptérine (12) cf. (17). Bvakangélicol (13) cf. (17).

Les numéros des substances renvoient aux formules données dans le tableau I.

— 34 —

2. — Propriétés caractéristiques

N 08 Produits

F «C

★

M+

* *

CCM

RI (I)

CCM

Rf (II)

Fluorescence

sur silice

1 Ombelliférone

224

162

0,19

0,05

bleu clair

3 Ombelliprénine

366

0,83

0,45

bleu-violet;

4 Scopolétine

203

192

0,07

0,06

bleu clair

•5 Isoimpératorine

109

270

0,72

0,35

jaune

6 Oxypeueédanine

141

286

0,28

0,15

jaune

7 Hydrate d’oxypeucédanine

132

288

0,03

0,01

jaune

CCM silice j (I) cyelohexane/acétate d’éthyle, 75/25 ; (II) chloroforme/benzène, 50/50.

* Point de fusion du mélange avec l’échantillon de référence non abaissé, non corrigé, mesuré au

microscope Kofler à platine chauffante.

** Appareil de spectrométrie de masse Thomson-Houston THN 208.

3. — Données s pedro métriques de RMN 1 H

Appareil Variait A 60, TMS référence interne, S ppm.

1. — Ombelliférone (solvant d 6 -DMSO) : 11-3 6,11 d (J = 9,5 Hz) ; H-4 7,83 d (J =

9,5 Hz) ; H-5 7,42 d (J = 8,5 Hz) ; H-6 6,68 d (J = 8,5 Hz) d (J = 2,5 Hz) ; H-8 6,62 d

(J = 2,5 Hz) ; OH 10,2.

3. — Ombelliprénine (solvant CDCI 3 ) : H-3 6,26 d (J = 10 Hz) ; H-4 7,63 d (J =

10 Hz) ; H-5 7,33 d (J = 9 Hz) ; H-6 et. H-8 6,82 m ; CH z O 4,60 d (J = 7 Hz) ; 4 H éthylé-

niques 5,48-5,10 ni ; 4 CII a 2,10-1,59 rri ; CH., 1,60 s et 1,66; gein diméthvle 1,26 s.

4. Scopolétine (solvant d 6 -DMSO) : 11-3 6,18 d (J = 9,5 Hz) ; H-4 7,87 d (J =

9,5 Hz) ; H-5 7,18 s ; H-8 6,75 s ; OCH 3 3,80 ; OH 10,2.

5. — Isoimpératorine (solvant : CDC1 3 ) : H-3 6,21 d (J = 9,5 Hz) ; H-4 8,11 d (J =

9,5 Hz) ; H-8 7,09 d (J = 1 Hz) ; H-2' 7,55 d (J = 2 Hz) ; H-3' 6,92 d (J = 2 Hz) d (J =

1 Hz) ; chaîne en C 5 : H a 4,88 d (J = 7 Hz) ; Hb 5,52 t (J = 7 Hz) q (J = 1 Hz), 2 CH 3

1,69 d (.J = 1 Hz).

6. Oxvpeucédanine (solvant CDC1 3 ) : H-3 6,22 d (J = 9,5 Hz) ; H-4 8,12 d (J =

9,5 Hz) ; H-8 7,05 t (J = 1 Hz) ; H-2' 7,57 d (J = 2 Hz) ; H-3' 6,92 d (J = 2 Hz) d

(J = 1 Hz) ; chaîne en C 5 : H a 4,36 d (J = 6,5 Hz) d (J = 11 Hz), H b 3,20 d (J = 4 Hz) d

(J = 6,5 Hz), 2 CH 3 1,33 et 1,40 s.

7. — Hydrate d’oxypeucédaninc (solvant CDCI 3 ) : H-3 6,15 d (J = 9,5 Hz) ; H-4

8,10 d (J = 9,5 Hz) ; H-8 7,01 d (J = 1 Hz) ; H-2' 7,53 d (J = 2 Hz) ; H-3' 6,93 d (J =

2 Hz) d (J = 1 Hz) ; chaîne en C 5 : H 4,37 d (J = 7 Hz) d (J = 9 Hz), 3,87 d (J = 3,5 Hz)

d (.J = 7,5 Hz), 4,53 d (J = 3,5 Hz) d (J = 9 Hz), 2 CH â 1,30 et 1,34 s.

— 35 —

Remerciements

Nous tenons à exprimer notre gratitude envers les Prs B. E. Nielsen, J. B. IIarborne et

G. A. Kltznetsova pour leurs envois d’échantillons de furocoumarines, nous ayant ainsi facilité

l’identification des constituants d ’Angelica silvestris L.

Nous remercions MM. Broda n r> et Davolîst pour leurs analyses spectrométriques.

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Manuscrit déposé le 6 octobre 1978.

Achevé d’imprimer le 15 décembre 1978.

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Baucbot, M.-L., J. Daget, J.-C. IIuheau et Th. Monod, 1970. — Le problème des

« auteurs secondaires » en taxionomio. Bull. Mus. liist. nat-., Paris, 2 e sér., 42 (2) : 301-304.

Tinbergen, N., 1952. — The study of instinct. Oxford, Clarendon Press, 228 p.

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