Mycorrhizal and environmental variations of Prunus africana (hook.f.) kalkman in relation with its bioactive contents for its domestication and sustainable management in Cameroon

Abstract

Prunus africana (P. africana) est une espèce ligneuse d’Afrique dont l’écorce à vertu médicinale fait l’objet de sa principale exploitation. Si rien n’est fait, l’extinction de cette espèce pourrait survenir dans les décennies à venir. Prunus africana est également confronté à de multiples contraintes : la récalcitrance de ses graines, une fructification irrégulière et une reproduction allogamique. Les conséquences etant la ménace de la survie de l’espece ainsi que la disparition des ressources génétiques du pays. Par conséquent, des études de régénération sexuée et asexuée ont été mises en place pour propager l’espèce. Cependant, l’influence des diversités mycorhiziennes et environnementales sur les constituants bioactifs des différentes populations de P. africana demeure encore mal élucidée au Cameroun. En effet, la caractérisation des profils mycorhiziens et métaboliques est nécessaire pour définir les échelles spatiales auxquelles des stratégies de conservation et de domestication pourraient être développées. Ceci a justifié l'objectif de cette étude qui était de développer une strategie de domestication et de gestion durable de Prunus africana en fonction de ses varitions et interactions environnementales, mycorhiziennes et métaboliques au Cameroun. Pour ce faire, premièrement, des échantillons de sol, de racines et d'écorce ont été collectés dans trois principales zones de prédilection de P. africana au Cameroun (Mont Cameroun, Mont Oku et Mont Manengouba) ; ensuite, l'isolement et la caractérisation des espèces de champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) ont été réalisés, s’en est suivie leur pré-germination et multiplication pour la formulation des biofertilisants. Deuxièmement, afin d’apprecier leur influence réelle sur les systèmes racinaires des boutures de P. africana, chaque espèce de CMA multipliée a été utilisée comme biofertilisant dans un chassis de propagation, où l'acide indol butyrique (AIB) a été utilisé comme contrôle positif et de l'eau a été appliquée comme contrôle négatif. Troisièmement, une expérience sous serre a été réalisée pour évaluer l'effet de ces CMA natifs sur les constituants phytochimiques et la croissance des boutures de P. africana âgées de 8 mois. Enfin, la constitution et la teneur des composants bioactifs de chaque arbre de P. africana observé dans les trois principaux monts ont été examinés via des analyses qualitatives et quantitatives par Chromatographie en Phase Gazeuse couplée à la Spectrométrie de Masse. Les résultats ont révélé qu'il existe une grande diversité de CMA associés à P. africana trouvés dans les racines et le sol de sa rhizosphère, ainsi qu'une structure communautaire variable, éventuellement façonnée en partie par des facteurs édaphiques locaux. Ces résultats ont montré par ailleurs la présence de six espèces de CMA associées à P. africana appartenant aux genres Gigaspora (une espèce), Glomus (trois espèces) et Acaulospora (deux espèces). Chaque espèce de CMA a démontré une grande capacité d’amélioration de croissance et d’auto-multiplication. Les champignons mycorhiziens ainsi inoculés ont augmenté la densité racinaire des boutures de Prunus africana avec un nombre moyen de 35.00 ± 10.57 racines par bouture pour l'espèce la plus efficiente (Gigaspora margarita), par rapport au contrôle positif (ayant totalisé un nombre moyen de 10.00 ± 1.88 racines par bouture) et au contrôle négatif xxvi (avec un nombre moyen de 4.00 ± 1.80 racines par bouture). L'inoculation des Champignons mycorhiziens a également favorisé la formation des feuilles, sans effet significatif sur le poids sec total des plantules. L'inoculum constitué du CMA Gigaspora margarita a eu l’effet le plus élevé sur la teneur en tanins, alors qu'aucune différence significative des espèces de CMA étudiées n'a été observée sur la teneur totale en phénols et en flavonoïdes des plantules de P. africana. L'analyse des résultats métabolomiques a montré que P. africana des trois sites étudiés, exsudait quasiment la même composition en métabolites, néanmoins avec des concentrations différentes. Parmi les composés bioactifs détectés, la beta-sitostérol, l'épicatéchine, l'acide 3-O-p-Coumaroylquinique et l'acide chlorogénique se sont révélés être les principaux composés les plus efficients de P. africana au Cameroun, en raison de leur haute valeur pharmaceutique. Les résultats de cette étude ont également montré une omniprésence de la beta-sitostérol (composé phare de P. africana) dans les trois zones étudiées avec les arbres de la région du Mont Manengouba présentant les concentrations moyennes les plus élevées. L’étude a révélé que les composés phénoliques exudés par P. africana étaient plus concentrés dans les arbres de la région du Mont Oku, où la beta-sitostérol y est faiblement concentrée toutefois. En outre, le Mont Cameroun semblerait être la zone avec la plus faible teneur en composés bioactifs de P. africana dans les trois zones étudiées. Les résultats ont montré une variation prononcée de la concentration en constituants bioactifs entre au sein des populations de P. africana étudiées. Enfin, une corrélation positive aété observée entre les variations mycorhiziennes du sol et la qualité de l'écorce de P. africana avec précisement une correlation positive entre la beta-sitosterol et Glomus sp pourtant négativement corrélée à Gigaspora margarita et Acaulospora spp dans l’environnement de vie. Ces résultats pourraient contribuer à améliorer la domestication et l'exploitation durable des ressources naturelles de P. africana, ainsi que la formulation d’un biostimulant efficace pour la population, car les CMA, influençant la teneur en composés phénoliques, pourraient dorénavant servir à usage médical. Une caractérisation appropriée du matériel végétal est essentielle pour une conservation réussie des ressources végétales et ainsi garantir leur utilisation durable dans le sens où, connaissant leurs constitutions en substances bioactives, nous pourrions mieux choisir les arbres à domestiquer et, par la domestication, nous pourrions protéger les populations sauvages de P. africana d'une exploitation abusive.