Anti-parasitic activity of Vietnamese essential oils and study of the mode of action of eugenol, one of their active constituents

This research project aimed to analyze the anti-trypanosomal and anti-leishmanial potential of essential oils extracted from Vietnamese plants and their constituents. These two important neglected diseases are affecting millions of people either in poorly developed or developing countries despite of many efforts made this past decade to decrease their incidence. Literature data show that some essential oils possessed promising anti-parasitic activity not only in vitro but also in vivo using animal models. 37 Vietnamese essential oils were therefore screened on Trypanosoma brucei brucei bloodstream form and Leishmania mexicana mexicana promastigotes. Their cytotoxicity was also analyzed on two different mammalian cell lines in order to choose the samples showing the best selective effect toward parasites. Among them, 4 essential oils extracted from Litsea cubeba, Curcuma longa, Curcuma zedoaria, and Zingiber officinale revealed selective anti-trypanosomal effect, while the most promising anti-leishmanial one was extracted from Ocimum gratissimum. Their chemical composition was then characterized by gas chromatography coupled with FID and MS detectors. Curlone isolated from Curcuma longa essential oil and curzerene from Curcuma zedoaria one were identified as promising anti-trypanosomal candidates while eugenol was responsible for the selective anti-leishmanial effect of Ocimum gratissimum essential oil. Eugenol was already known for its activity on different Leishmania species. However, its mechanism of action against these parasites remains unknown. As it has been shown that eugenol can interact with ergosterol in Candida albicans membrane, and because ergosterol is also a major sterol in Leishmania plasma membrane, its effect was evaluated on liposomes mimicking Leishmania membrane as well as on Leishmania cells. Our results indicate that eugenol did not induce membrane permeabilization nor membrane fluidization at its IC50, but only at much higher concentrations. We also observed, at this IC50, an inhibition of Leishmania metabolism.Ce projet de recherche a pour but l’étude des potentiels antitrypanosomaux et antileishmaniens d’huiles essentielles extraites de plantes vietnamiennes et leurs constituants. Ces deux maladies négligées touchent des millions de personnes dans des pays peu développés ou en cours de développement et ce, malgré les nombreux efforts consentis durant ces dernières décennies pour réduire leur incidence. Selon les données de la littérature, certaines huiles essentielles présentent une activité antiparasitaire prometteuse, tant in vitro que in vivo sur des modèles animaux. De ce fait, 37 huiles essentielles ont été testées sur la forme sanguine du Trypanosoma brucei brucei et sur les promastigotes Leishmania mexicana mexicana. Par ailleurs, leur cytotoxicité a également été déterminée sur deux lignées cellulaires de mammifères différentes afin de sélectionner les échantillons démontrant un effet sélectif envers les parasites. Parmi ceux-ci, 4 huiles essentielles extraites de Litsea cubeba, Curcuma longa, Curcuma zedoaria, et Zingiber officinale se sont révélées avoir un effet antitrypanosomal sélectif, tandis qu’une huile essentielle extraite de Ocimum gratissimum a présenté l’effet antileishmanien sélectif le plus prometteur. Leur composition chimique a ensuite été caractérisée par chromatographie en phase gazeuse couplée à des détecteurs à spectrométrie de masse et FID. La curlone, isolée à partir de l’huile essentielle de Curcuma longa et le curzerène issu de Curcuma zedoaria ont été identifiés comme des candidats antitrypanosomaux prometteurs alors que l’eugénol s’est révélé être le composant responsable de l’effet antileishmanien sélectif de l’huile essentielle d’ Ocimum gratissimum. Bien que l’eugénol fût déjà connu pour son activité sur plusieurs souches de Leishmania, son mécanisme d’action sur ces parasites reste encore inconnu. Comme il avait été démontré que l’eugénol pourrait interagir avec l’ergostérol dans la membrane Candida albicans et que l’ergostérol est un stérol majeur de la membrane plasmique de Leishmania, son effet a été évalué à la fois sur des liposomes imitant la membrane leishmaniale et sur les cellules de Leishmania elles-mêmes. Nos résultats montrent que l’eugénol n’induit ni une perméabilisation, ni une fluidification de la membrane à sa CI50, mais seulement à de plus hautes concentrations. Par contre, nous avons pu observer une inhibition du métabolisme de Leishmania à cette concentration.(BIFA - Sciences biomédicales et pharmaceutiques) -- UCL, 201