Problem of skin depigmentation in Rwanda: modulators of tyrosinase extracted from plants used in traditional medicine

La depigmentation volontaire est une pratique bien connue en Afrique sub-saharienne. Elle se definit comme une pratique par laquelle une personne, de sa propre initiative, tente de diminuer la pigmentation melanique physiologique de sa propre peau. Les utilisateurs appliquent sur le corps, generalement sans surveillance medicale, de maniere soutenue et prolongee, des produits ou des melanges chimiques composes d’actifs depigmentants souvent d’une grande nocivite.Cette pratique est documentee dans plusieurs pays d’Afrique sub-saharienne (Senegal, Mali, Burkina Faso, Togo, Nigeria, ….), et sur d’autres continents. Face a l’absence de donnees chiffrees pour le Rwanda, nous avons realise une etude des pratiques de la depigmentation volontaire dans la capitale du pays, Kigali. Au Rwanda, certaines plantes etaient utilisees lors des grandes ceremonies comme le mariage, specialement par les femmes et les jeunes filles, pour eclaircir la peau. Une peau claire semble en fait un critere de beaute dans certaines traditions africaines. Nous avons donc realise une enquete ethnobotanique aupres de 61 tradipraticiens rwandais, afin de connaitre les plantes qui, avant l’arrivee de la cosmetique moderne, etaient utilisees pour « embellir » (eclaircir) la peau, afin de verifier si ces plantes pourraient interferer avec la production de la melanine. Notre enquete nous a permis de documenter 28 especes, dont cinq [Brillantaisia cicatricosa LINDAU; Chenopodium ugandae (Aellen) Aellen ; Dolichopentas longiflora Oliv.; Protea madiensis Oliv. subsp. Madiensis et Sesamum angolense Welw.] se sont distinguees par leur pourcentage de citation par les tradipraticiens. Ces dernieres ont fait objet de notre etude de laboratoire. Des extraits de polarite croissante, prepares a partir de ces cinq plantes, ont ete testes pour leur modulation de la melanogenese et de la tyrosinase (enzyme cle de la melanogenese) sur une serie de modeles: (i) sur la tyrosinase humaine dans les extraits totaux de melanocytes normaux; (ii) sur des melanocytes malins en culture (pour evaluer l’effet global des extraits de plante sur la melanogenese); (iii) sur la tyrosinase de champignon en solution et sur chromatoplaque de silice; et enfin (iv) sur l’activite tyrosine hydroxylase de l'enzyme. Deux extraits a l’acetate d’ethyle de Protea madiensis Oliv. et de Sesamum angolense Welw. ont ete selectionnes pour leur activite, respectivement inhibitrice et activatrice de la tyrosinase de champignon. Ces deux extraits ont ete soumis a une serie de fractionnements dans le but d’isoler et d’identifier des composes actifs. Trois composes ont ete isoles de Protea madiensis (2-tridecanone, acide oleique et β-sitosterol). La 2-tridecanone et l’acide oleique ont montre une inhibition de la tyrosinase de champignon sur chromatoplaque et de la tyrosinase humaine dans les extraits cellulaires. De plus, la 2-tridecanone a montre une inhibition de l’activite tyrosine hydroxylase. Le β-sitosterol n’a pas montre d’effet sur nos modeles mais il a deja ete isole dans d’autres etudes en tant qu'inhibiteur de la tyrosinase. De l’extrait a l’acetate d’ethyle de Sesamum angolense Welw., nous avons isole l’acide ursolique qui a montre une augmentation de l’activite de la tyrosinase de champignon sur chromatoplaque.L’enquete ethnobotanique nous a permis de constater que la flore rwandaise regorge de plantes aux vertus cosmetiques interessantes; celles-ci pourraient representer une alternative aux actifs depigmentants connus pour leurs nombreux effets secondaires mais neanmoins largement disponibles sur le marche rwandais. L’enquete realisee dans la ville de Kigali, nous a permis de constater que 27 % de notre population d’etude sont des utilisateurs conscients de produits depigmentants. Ce pourcentage nous semble fort eleve et des mesures devraient etre prises pour la sensibilisation et la conscientisation de la population quant aux risques encourus et a l’existence de medecines traditionnelles a visee depigmentante. Ces mesures devraient etre combinees avec la recherche de composes naturels dans l'espoir d'identifier des molecules actives et faiblement toxiques, voire atoxiques. L’etude de la modulation de la pigmentation par les extraits des cinq plantes selectionnees, nous a permis de confirmer l’information recue des tradipraticiens. Cette etude nous a egalement montre que ces extraits de plantes renferment des activateurs de la melanogenese, qui pourraient etre exploites pour le bronzage recherche par les sujets de peau claire.L’isolement et identification de molecules a partir des extraits de deux plantes, nous a permis de constater que notre methode de bioguidage fonctionne correctement; des mesures de dereplications devraient cependant etre prises pour eviter autant que possible de retomber sur des molecules deja connues./Voluntary depigmentation, well-known in sub-Saharan Africa, is defined as a practice by which a person, by his/her own initiative, attempts to reduce his/her skin physiological melanin pigmentation. Users apply on the body, usually without medical supervision, in a sustained and prolonged manner, depigmenting compounds, single or in mixtures.This quite harmful practice is documented in several sub-Saharan African countries (Senegal, Mali, Togo, Nigeria…) and in other continents. The absence of Rwandese data prompted us to conduct a study of the practices of voluntary depigmentation in the capital, Kigali.In Rwanda, some plants were used during important ceremonies like wedding (marriage) especially by women and girls to lighten their skin. Fair skin is actually considered as a beauty criterion in some African traditions.We conducted an ethnobotanical survey of 61 Rwandan traditional healers to identify the plants that were used before the introduction of modern cosmetics to "beautify" (lighten) the skin in order to check wether these plants could interfere with the production of melanin.Our survey allowed us to identify and collect 28 species, of which 5 were selected (retained) for their higher percentage of citation by traditional healers [Brillantaisia cicatricosa LINDAU; Chenopodium ugandae (Aellen) Aellen ; Dolichopentas longiflora Oliv.; Protea madiensis Oliv. subsp. madiensis and Sesamum angolense Welw.]. These five species have been used for our laboratory study.Extracts of increasing polarities were prepared from the five plants and tested for their ability to modulate melanogenesis and tyrosinase (the key enzyme of melanogenesis) in a series of models: (i) human tyrosinase in total extracts from normal melanocytes; (ii) malignant melanocytes in culture (in order to assess the global effect of plant extracts on melanogenesis); (iii) mushroom tyrosinase in solution and on TLC plate; and finally (iv) tyrosine hydroxylase activity of the enzyme.Two ethyl acetate extracts of Protea madiensis Oliv. and of Sesamum angolense Welw have been selected according to their respective inhibitory and activating effect on mushroom tyrosinase. These two extracts were fractionated to isolate and identify active compounds. Three compounds have been isolated from Protea madiensis (2-tridecanone, oleic acid and β-sitosterol). The 2-tridecanone and the oleic acid showed an inhibition of mushroom tyrosinase on TLC and human tyrosinase in cellular extracts. In addition, 2-tridecanone showed an inhibition of the tyrosine hydroxylase activity. β-sitosterol showed no effect on our models but has been identified, in other studies, as a tyrosinase inhibitor. From the ethyl acetate extract of Sesamum angolense, we isolated ursolic acid which increases the mushroom tyrosinase activity on TLC.The ethnobotanical survey allowed us to (state) notice that Rwandan flora contains plants that have interesting cosmetic properties and could be an alternative to the use of harmful depigmenting products which are sold on Rwandese markets.The survey conducted in Kigali city indicates that 27 % of surveyed persons are conscious users of depigmenting products. This percentage seems very high so that measures should be taken to raise awareness about the involved risks and of the existence of traditional medicines with such depigmenting effects. These measures should be accompanied (combined) with the search for natural compounds with depigmenting effect in the hope to identify actives that would be weakly or even non toxic at all.The study of the pigmentation modulation by five selected plant extracts allowed to confirm the information obtained from traditional healers. It also indicates that, apart from an inhibitory effect, some of our plant extracts also contain melanogenesis activators that could be further exploited for tanning, an aspiration of fair-skinned individuals.The isolation and identification of molecules from two plants extracts led us to conclude that our “bioguidance” method performs adequately. Nevertheless, some dereplication measures should be implemented to avoid spending time on isolating already known molecules.