Case Studies Dealing with Cannabis sativa L.

La metabolomique des plantes nécessite l’extraction du plus grand nombre possible de métabolites afin d’obtenir une image fiable de l’échantillon étudié. Ainsi, la préparation de l’échantillon joue un rôle crucial. Ces dernières années, plusieurs efforts ont été faits pour améliorer la durabilité environnementale de la préparation des échantillons, y compris dans le secteur végétal. Cependant, la durabilité environnementale d’une méthode ne peut pas être évaluée sans prendre en compte sa productivité et, plus important encore, ses performances analytiques afin de garantir non seulement sa durabilité environnementale mais aussi sa « durabilité » en matière de préparation d’échantillons.

L’analyse des plantes et des produits naturels est une source riche de divers métabolites bioactifs pouvant être utilisés à plusieurs fins, telles que l’alimentation et la santé. Leurs analyses doivent couvrir un large éventail de sujets, allant des études métabolomiques aux contrôles qualité et sécurité. En particulier, les études métabolomiques sur les plantes médicinales sont en plein essor et visent notamment à identifier de nouveaux composés bioactifs, déterminer le temps de baume, surveiller la qualité des plantes et corréler la composition chimique d’un produit naturel avec sa qualité. Malgré les avancées technologiques remarquables réalisées ces dernières années, la diversité chimique des métabolites primaires et secondaires des produits naturels complexes pose toujours des défis pour l’analyse. Ils affectent toutes les étapes analytiques depuis la collecte et la préparation des échantillons jusqu’à l’analyse et le traitement des données. Les principaux défis dans l’analyse des produits naturels sont liés à la complexité du métabolome végétal, qui, en plus des métabolites primaires abondants, est caractérisée par la présence de centaines de métabolites spécialisés (secondaires) appartenant à différentes classes chimiques, qui sont souvent présents en quantités très variables et, dans certains cas, susceptibles de se dégrader. Certains de ces composés (comme les chlorophylles et autres pigments dans les tissus photosynthétiques) pourraient également interférer avec l’extraction ou l’analyse des composés cibles. Il est également important de rappeler que les échantillons sont principalement solides et que les cellules végétales sont protégées par des parois lignocellulosiques épaisses et robustes qui doivent être rompues si une extraction efficace des métabolites intracellulaires doit être obtenue. Tous ces facteurs ont conduit à ce que l’analyse des produits naturels soit assez conservatrice, en particulier en termes de préparation d’échantillon, qui utilise encore principalement des techniques traditionnelles d’extraction telles que l’extraction liquide-liquide (ELL) et l’extraction Soxhlet, avec une consommation élevée de solvants organiques toxiques et volatils.

L’utilisation de techniques microextraction et de nouvelles classes de phases d’extraction plus durables gagne en importance car elles répondent aux critères de la chimie analytique verte (GAC), notamment la préparation d’échantillons verte (GSP), et sont donc appliquées dans le domaine végétal. Dans ce sens, plusieurs outils métriques ont été développés ces dernières années pour évaluer la durabilité d’une méthode et sa conformité aux principes de GAC. D’une importance fondamentale a été le développement de l’outil métrique AGREEprep, qui se concentre sur la préparation d’échantillons et est basé sur les dix principes de GSP.

En même temps, il est apparu ces dernières années la nécessité de mener une évaluation holistique et globale d’une méthodologie analytique et d’équilibrer la durabilité environnementale d’une méthode avec ses performances analytiques et son efficacité pratique. Une évaluation globale des méthodes analytiques serait bénéfique pour l’industrie et les laboratoires de contrôle qualité car, en plus de l’intérêt croissant pour l’amélioration de l’impact environnemental des analyses, l’industrie et les laboratoires officiels font face à une multiplication des normes et standards qualité qui nécessitent des mesures précises et fiables. En outre, évaluer l’impact environnemental d’une méthode, qui produit un résultat écologique, ainsi que son rendement analytique, qui garantit la qualité des résultats et donc leur impact social) and its productivity (which measures the economic impact) would help to measure the degree of “sustainability” of a given method.

Quelques outils ont également été développés pour évaluer critiquement et globalement les méthodes analytiques en balançant considérations sur la convivialité envers l’environnement avec son efficacité analytique et son efficacité pratique, mais leur application est plutôt rare, en particulier dans l’évaluation des méthodes de préparation d’échantillons. Cependant, dans les études de métabolomique végétale, la préparation fiable des échantillons est essentielle car, comme l’ont noté Mushtaq et ses co-auteurs : « la valeur des informations obtenues à partir d’une étude métabolomique dépend de la quantité du métabolome présente dans les échantillons analysés. Ainsi, seule une méthode d’extraction complète et reproductible fournira des données fiables, car les métabolites mesurés sont ceux qui ont été extraits et toutes les conclusions seront basées sur ces informations ».

Deux études de cas portant sur Cannabis sativa L. seront présentées ici pour illustrer l’importance d’évaluer les performances globales des méthodes de préparation d’échantillons, notamment dans le domaine végétal.

Cannabis sativa L. est une plante fascinante utilisée depuis l’Antiquité à des fins récréatives, médicinales, textiles et alimentaires. D’un point de vue chimique, c’est une matrice très complexe car elle contient plusieurs classes de métabolites spécialisés comprenant plus de 100 cannabinoïdes (THC) and cannabidiol (CBD), respectively.The main challenges in the analysis of natural prod120 terpénoïdes (monoterpènes sestersaturediatech)(12). The plant metabolome is highly variable depending on the part of the plant considered (Figure 1). Cannabinoids and terpenoids are produced and stored in the secretory cells of the glandular trichomes, which are located in the aerial parts of the cannabis plant and especially on the upper surfaces of the seedless female flowers. Therefore, they are mainly found in cannabinoids is solid-liquid extraction (SLE) using organic solvents (such as ethanol, methanol, or acetone) coupled to high performance liquid chromatography (HPLC) or gas chromatography (GC) combined with mass spectrometry (MS). Organic solvents can also be used for the extraction of terpenoids (which are subsequently analyzed by GC), so that the two classes of compounds can be determined simultaneously by methods that can have strong environmental implications.

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