Soutenance de thèse de ROUVIER Florent
Titre de thèse
Constitution d'une bibliothèque de propolis. Analyse des facteurs responsables de leurs propriétés antimicrobiennes
Creation of a propolis library. Analysis of the factors responsible for their antimicrobial properties.
Résumé de la thèse
La préservation des abeilles et des pollinisateurs constitue un enjeu majeur pour la biodiversité, les écosystèmes et la sécurité alimentaire. Parmi les produits de la ruche, la propolis occupe une place particulière. Cette substance résineuse, produite à partir de résines végétales collectées par les abeilles, contribue à l'immunité sociale de la colonie en limitant le développement des microorganismes. Utilisée depuis l'Antiquité pour ses propriétés antiseptiques et cicatrisantes, elle suscite aujourd'hui un intérêt scientifique croissant, bien que les mécanismes responsables de ses activités biologiques et les facteurs déterminant sa composition restent encore imparfaitement connus.
Cette thèse étudie les propriétés antimicrobiennes de la propolis à grande échelle. Elle combine l'analyse de nombreux échantillons issus d'environnements variés, l'identification des molécules responsables de leurs activités biologiques et l'évaluation de leurs applications potentielles en santé humaine et en agriculture.
Une analyse de la littérature a mis en évidence la forte croissance des recherches consacrées à la propolis au cours des dernières décennies, mais également l'absence de standardisation des protocoles expérimentaux, limitant les comparaisons entre études. Cette problématique s'inscrit dans le contexte mondial de l'antibiorésistance, qui renforce la nécessité de découvrir de nouvelles substances antimicrobiennes.
Afin de disposer d'un cadre expérimental robuste, une « propolithèque mondiale » a été développée. Cette dernière associe une collection physique d'échantillons à une base de données regroupant entre autres leur origine géographique, leur environnement et leurs activités biologiques. Elle constitue un outil destiné à explorer les relations entre environnement, composition et propriétés antimicrobiennes.
L'étude des activités antibactériennes de propolis rwandaises a révélé une forte variabilité entre échantillons. La plupart présentaient une activité significative contre des bactéries à Gram positif, notamment Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis et Bacillus cereus, mais pas contre Escherichia coli. Ces résultats soulignent l'importance des facteurs environnementaux locaux dans la détermination des propriétés biologiques de la propolis.
L'analyse approfondie de la propolis OFAP 18 a permis d'identifier le 2,4-di-tert-butylphénol comme principal composé associé à son activité antibactérienne. Ce composé agit principalement par altération de la membrane bactérienne. Ces travaux ont conduit au développement d'une formulation topique expérimentale contre l'acné. Une autre propolis rwandaise, l'OFAP 2, a révélé un profil différent, avec l'acide linoléique comme principal composé actif, illustrant la diversité chimique des propolis.
La seconde partie de la thèse a porté sur les activités antifongiques contre Fusarium oxysporum et Botrytis cinerea. Le criblage de 198 propolis a mis en évidence une grande diversité d'activités et l'absence de corrélation systématique entre effets antibactériens et antifongiques. L'identification des composés responsables a montré que la pinocembrine jouait un rôle majeur dans l'activité antifongique de plusieurs propolis européennes. Sur cette base, une formulation agricole à base de propolis, nommée Propocarb, a été développée et testée avec des résultats préliminaires encourageants sur vigne et des cultures maraichères.
Cette thèse démontre que la propolis ne constitue pas une substance uniforme mais un assemblage chimique unique, influencé par les ressources végétales et les conditions environnementales locales. Elle met en évidence le potentiel de molécules telles que le 2,4-Di tert-butylphénol, l'acide linoléique et la pinocembrine pour des applications en santé humaine et en agriculture durable. Enfin, la propolithèque mondiale fournit une base de référence pour la standardisation future des analyses de propolis et l'identification de nouveaux composés bioactifs.
Thesis resume
The preservation of bees and pollinators represents a major challenge for biodiversity, ecosystem functioning, and food security. Among hive products, propolis occupies a unique position. This resinous substance, produced from plant resins collected by honeybees, contributes to the social immunity of the colony by limiting the development of microorganisms. Although propolis has been used since Antiquity for its antiseptic and wound-healing properties, it has recently attracted increasing scientific interest. Nevertheless, the mechanisms underlying its biological activities and the factors determining its chemical composition remain only partially understood.
The objective of this thesis was to investigate the antimicrobial properties of propolis on a large scale. The work combined the analysis of numerous samples collected from diverse environments, the identification of compounds responsible for their biological activities, and the evaluation of their potential applications in both human health and agriculture.
A literature review highlighted the substantial growth of propolis-related research over recent decades, while also revealing the lack of standardized experimental protocols, which limits comparisons among studies. This issue is particularly relevant in the context of the global antimicrobial resistance crisis, which emphasizes the need for the discovery of new antimicrobial substances.
To provide a robust experimental framework, a “global propolis library” was developed. This resource combines a physical collection of propolis samples with a database containing information on their geographical origin, environmental context, and biological activities. It was designed as a tool to investigate the relationships between environmental conditions, chemical composition, and antimicrobial properties.
The study of the antibacterial activities of Rwandan propolis samples revealed considerable variability among extracts. Most samples exhibited significant activity against Gram-positive bacteria, particularly Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, and Bacillus cereus, but showed little or no activity against Escherichia coli. These findings highlight the importance of local environmental factors in shaping the biological properties of propolis.
An in-depth analysis of OFAP 18 propolis identified 2,4-di-tert-butylphenol as the main compound associated with its antibacterial activity. This molecule acts primarily through disruption of the bacterial membrane. These findings led to the development of an experimental topical formulation targeting acne. Another Rwandan propolis sample, OFAP 2, displayed a distinct chemical profile, with linoleic acid identified as the principal active compound, further illustrating the chemical diversity of propolis.
The second part of the thesis focused on antifungal activities against Fusarium oxysporum and Botrytis cinerea. Screening of 198 propolis samples revealed a wide diversity of activities and the absence of a systematic correlation between antibacterial and antifungal effects. Identification of the active compounds demonstrated that pinocembrin plays a major role in the antifungal activity of several European propolis samples. Based on these findings, a propolis-based agricultural formulation, named Propocarb, was developed and tested, yielding promising preliminary results on grapevine and vegetable crops.
This thesis demonstrates that propolis is not a uniform substance but rather a unique chemical assemblage shaped by local plant resources and environmental conditions. It highlights the potential of compounds such as 2,4-di-tert-butylphenol, linoleic acid, and pinocembrin for applications in human health and sustainable agriculture. Finally, the global propolis library provides a valuable reference framework for the future standardization of propolis analyses and the discovery of novel bioactive compounds.