Artémisinine

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Artémisinine
Artémisinine
Identification
Nom IUPAC (3R,5aS,6R,8aS,9R,12S,12aR)-octahydro-3,6,9-triméthyl-3,12-époxy-12H-pyrano[4,3-j]-1,2-benzodioxépin-10(3H)-one
Synonymes (3R,5aS,6R,8aS,9R,12S,12aR)-3,6,9-triméthyloctahydro-3,12-epoxy[1,2]dioxépino[4,3-i]isochromén-10(3H)-one
No CAS 63968-64-9
Code ATC P01BE01
SMILES
InChI
Apparence poudre blanche
Propriétés chimiques
Formule brute C15H22O5  [Isomères]
Masse molaire[1] 282,3322 ± 0,015 g/mol
C 63,81 %, H 7,85 %, O 28,33 %,
Liaison hydrogène donneur nul (0 kJ·mol−1)
accepteur modéré (5 kJ·mol−1)
Diamètre moléculaire 550 nm
Propriétés physiques
fusion 152 à 157 °C
ébullition décomposition ≥ 193 °C
Solubilité peu soluble dans l'eau
(51,9 mg/L-1 à 20 °C) ou dans l'huile
soluble dans les solvants apolaires (51,9 mg/L-1 à 25 °C, à 298 K et pH=7,2)
Masse volumique 1,24 g·cm-3
d'auto-inflammation 370 °C
Pression de vapeur saturante 2,18E-06 mmHg25 °C)
pression constante 4,92E-09 atm-m3/mol25 °C)
taux d'OH constant 4,33E-11 cm3/molécule-sec
Cristallographie
Densité théorique 1,24 ± 0,1 g/cm3
Propriétés optiques
Pouvoir rotatoire \lbrack\alpha\rbrack_{D}^{20} +76° (méthanol, 0,5 g·l-1)
Précautions
Directive 67/548/EEC
Comburant
O
Dangereux pour l’environnement
N


Transport
539
   3018   
SGH
SGH02 : InflammableSGH09 : Danger pour le milieu aquatique
Attention
H242, H360D, H410, P210, P273, P314, P391, P410, P420, P402+P404,
Incendie des NOx peuvent être libérés
Sécurité fiche de données de sécurité[2]
Écotoxicologie
DL50 5 576 mg·kg-1 (rats, oral)
2 571 mg·kg-1 (rats, IM)
CL50 1 ng-240 min/mL
LogP LogP3-AA[note 1] : 2,8
DJA 1 g (oral)
Seuil de l’odorat inodore
Données pharmacocinétiques
Métabolisme sanguin
Demi-vie d’élim. 1,9 à 2,6 heures
Stockage 2 ans (entre 15 et 25 °C)
Excrétion bilaire
Considérations thérapeutiques
Classe thérapeutique antipaludique, anthelminthique
Voie d’administration per os, intrarectale, IM, IV
Grossesse interdit
Conduite automobile pas de contre indication
Précautions per os, intrarectale et IM : aucune
Par IV : anémie hémolytique dans 10 à 25 % des cas
interaction avec le warfarin potassium[3], décomposition par les oxydes d'azote
Mise en garde médicale
Composés apparentés
Isomère(s) gallate d'octyle
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

L’artémisinine (chinois traditionnel : 青蒿素 ; pinyin : qing hao su) est la substance active médicamenteuse isolée de la plante Artemisia annua (chinois traditionnel : 青蒿 ; pinyin : qing hao) et dont l'action médicinale est connue en Chine depuis plus de 2 000 ans.

Elle est la base principale de tous les médicaments antipaludiques actuels. Les essais cliniques de phase III menés démontrent aussi sa bonne potentialité comme médicament pour traiter la bilharziose et de la distomatose. Des essais de phase pré-clinique sont également en cours, notamment avec son dérivé la dihydroartémisinine, dans le but de traiter certains cancers, dont celui du sein, avec moins d'effets secondaires que la chimiothérapie classique.

Historique de sa découverte[modifier | modifier le code]

Pharmacopée traditionnelle[modifier | modifier le code]

La plante, qui appartient à la famille des Asteraceae, est utilisée en herbologie chinoise depuis plus de 2 000 ans. Son plus ancien usage formulé par écrit figure dans un texte appelé Recettes pour cinquante-deux maladies (chinois traditionnel : 五十二病方 ; pinyin : Wǔshí’èr Bìngfāng) datant de 168 av. J.-C. découvert, parmi d'autres textes ayant traits à 283 traitements médicaux différents, dans une tombe mise à jour sur le site de Mawangdui et datant de la dynastie Han[4],[5]. Une des recettes décrit « comment faire tremper les feuilles et les branches de la plante de qing hao dans l'eau pendant une nuit, puis boire cette eau en tant que traitement contre le paludisme ».

Ge Hong en parle aussi dans son ouvrage intitulé Manuel de prescriptions pour les situations d'urgence (chinois traditionnel : 肘后备急方 ; pinyin : Zhou hou beiji fang) rédigé au début du IVe siècle[6] ainsi que l'herboriste Li Shizhen dans son Grand Traité d'herbologie (chinois traditionnel : 本草綱目 ; pinyin : Běncǎo gāngmù) écrit entre 1552 et 1587 et où sont codifiées 11 196 prescriptions[7]. Selon Li Shizhen, la préparation doit consister en « une touffe de feuilles, recueillie au printemps ou en été, macérée dans deux sheng (chinois traditionnel :  ; pinyin : shēng) d'eau (soit 2,07 L) puis pilée avec un pilon dans un mortier pour en extraire le jus »[8].

Histoire contemporaine[modifier | modifier le code]

L’histoire contemporaine de l’artémisinine[note 2] commence pendant la guerre du Viêt Nam lorsque l’armée nord-vietnamienne construit tout un réseau de souterrains. Comme ces tunnels récupèrent toute l’eau de pluie, les anophèles transporteurs du paludisme s'y reproduisent dans l’eau stagnante. Le problème prit une telle ampleur, que l’armée nord-vietnamienne a perdu plus de soldats par le paludisme que par les armes. Les Nord-vietnamiens se sont alors tournés vers la Chine pour essayer de trouver une solution.

En 1967, des chercheurs militaires chinois se sont donc attelés à étudier les remèdes traditionnels à base de plantes pour essayer d’en trouver un d’efficace contre la variété de paludisme endémique dans la péninsule indochinoise. Ils ont assez rapidement trouvé l’Armoise annuelle et, dans une région de Chine peu touchée par cette maladie, ils ont observé, qu’au premier symptôme de paludisme, les habitants de cette région buvaient, selon une tradition millénaire, une décoction issue de qing hao. Généralement administrée sous forme de macération, elle n’avait pas d’effet secondaire visible et semblait très efficace.

Après l'étude de plus de 2 000 remèdes traditionnels et le test de 380 extraits, l'isolement de l'artémisinine fut réussie, sous la direction du professeur Youyou Tu[9]. C'est en 1972 qu'un des chercheurs, essayant d'extraire la (ou les) substance(s) active(s) de la feuille d'Armoise annuelle, eut l'idée originale d'utiliser un solvant non aqueux (hexane ou alcool suivant les versions). Il obtint (après purifications répétées sur gel de silice) une substance huileuse jaunâtre qu'il put cristalliser en une poudre blanchâtre faiblement soluble dans l'eau mais bien dans la plupart des solvants organiques (dichlorométhane, acétone) présentant une bonne stabilité thermique à température ambiante et, le plus important, capable de tuer Plasmodium falciparum in vitro. Ses actions antipaludiques et l'élaboration d'un procédé d'extraction simple ont rapidement suivi.

Sa structure a été confirmée en 1979 par des analyses cristallographiques par rayons X et l' utilisation d'un microscope électronique à balayage. C'est une lactone sesquiterpènique avec deux atomes d'oxygène liés par un pont peroxyde au-dessus d'un cycle à sept atomes de carbone (cf. le tableau ci-dessus). Elle possède sept centres d'asymétrie autorisant un grand nombre de stéréoisomères mais, par chance, Artemisia annua n'en synthétise qu'un seul ; néanmoins, le caractère totalement asymétrique de la molécule d'artémisinine rend sa synthèse artificielle particulièrement difficile, en particulier à des coûts acceptables (d'où l'utilisation de dérivés semi-synthétiques comme l'artésunate, l'artéméther et l'artéether).

Ce n'est qu'après la constatation, au début des années 1990, de l'aggravation des phénomènes de résistance du parasite envers les médicaments classiques comme la chloroquine ou l'amodiaquine que les laboratoires pharmaceutiques ont commencé à s'y intéresser, et il fallut attendre 2001 pour que l'Organisation mondiale de la santé (OMS) déclare l'artémisinine « le plus grand espoir mondial contre le paludisme ». En 2006, elle recommandait toutefois d'arrêter la monothérapie afin d'éviter les risques de résistance : l'artémisinine affaiblit le parasite mais ne le tue pas systématiquement, et elle présente son efficacité maximale en association avec d'autres anti-paludiques (ACT)[10]. Malgré cela, en deux études indépendantes ont rapporté pour la première fois une augmentation significative de la résistance à l'artémisinine de P. falciparum sur le terrain, au Cambodge, probablement en conséquence de pratiques et de traitements incorrects, tel que cela avait été prédit en 2006 par l'OMS[11].

Production[modifier | modifier le code]

Le procédé de séparation des substances contenues dans les feuilles sèches de l'Armoise annuelle pour la production de l'artémisinine est la solubilité. Le fructose-1,6-bisphosphate est d'abord éliminé du composé amorphe qui est transformé en alcool par réaction d'oxydoréduction avec un complexe NADPH oxydase suivie d'une oxydation pour obtenir un aldéhyde qui est lui-même transformé en acide puis en hydroperoxyde par photo-oxydation avant de recevoir sa liaison péroxyde. La micronisation est obtenue à une température d’extraction de 62 °C sous une pression de 25 MPa avec précipitation à 45 °C via un tuyau de ø 1 000 μm. La taille du matériau granulaire ainsi obtenu est de 550 nm[12].

La biodisponibilité de l'artémisinine étant assez faible (51,9 mg/L), celle-ci est transformée en dérivés semi-synthétiques ayant tous cette liaison péroxyde :

Le prix de revient de la production est élevé comparativement à celui d'une quelconque molécule 100 % synthétique. Il faut 30 à 35 tonnes de plantes fraîches entières à l'hectare pour produire 2,5 à 3 tonnes de feuilles sèches d’où sont extrait environ 1,3 % d'artémisinine. Entre 2005 et 2008, ce prix a varié entre 120 et 1 200 USD le kilogramme[13]. Cependant, avec l'arrivée de nouvelles générations d'Armoise annuelle donnant un plus grand pourcentage de substance active et l'optimisation de la chaine de production[14], le laboratoire pharmaceutique Sanofi Pasteur annonce, en 2013, que le groupe est maintenant capable de produire l'artémisinine au prix de revient de 350 à 400 USD le kilogramme[15].

Fonctionnement[modifier | modifier le code]

L’artémisinine est une lactone sesquiterpénique portant un groupe peroxyde qui semble être la clé de son efficacité. Elle bloquerait une enzyme qui permet au parasite de pomper le calcium et l'empêchant ainsi de se développer.

Tandis que l'artéméther, c'est-à-dire la molécule de peroxyde réduite de l’artémisinine, réagit avec le fer des globules rouges pour créer des radicaux libres qui, à leur tour, détruisent les membranes du parasite ou de certaines cellules cancéreuses et les tuent. À noter cependant que la présence de toute substance protégeant des dommages radicalaires (antioxydant) pourrait contrarier son efficacité.

Thérapies[modifier | modifier le code]

Si l'artémisinine et ses dérivés sont surtout connus pour leur rôle thérapeutique en première intention dans le traitement de la malaria due aux cinq espèces de Plasmodium responsables de la maladie chez l'homme ils sont aussi utilisés dans les cas de bilharziose, de distomatose, de leishmaniose viscérale et de pancréatite chronique ainsi que comme marqueur biologique d'une nécrose hépatique[16],[17].

Malaria[modifier | modifier le code]

La prescription d'artémisinine, sous forme d'infusions, dont l'eau ne doit pas avoir bouilli[note 3], de feuilles séchées de l'Armoise annuelle peut s'avérer très efficace et des résultats acceptables ont été obtenus avec des cures sous forme de tisanes, à utiliser au moment des fièvres. Les meilleurs résultats sont obtenus par simple macération dans l'eau froide ou dans le lait dont les lipides favorisent la dissolution et la stabilité moléculaire de l'artémisinine[18].

Pourtant, cette utilisation en tisane fut fortement et rapidement déconseillée par l'OMS car cette approche pouvait favoriser la résistance du parasite à la molécule semi-synthétique de l'artéméther. Bien que l'application du principe de précaution de la part de l'OMS soit louable, certains firent remarquer qu'aucune forme de résistance à l'artémisinine n'a été enregistrée en Chine, alors que cette tisane est utilisée seule depuis près de 2000 ans[19]. L'incertitude apparue découlait de la possibilité nouvelle d'une utilisation systématique et d'une application en masse de traitements à base d'artémisinine de qualité plus ou moins variable sur une très nombreuse population, une situation qui jusqu'à présent ne s'était encore jamais produite avec cette substance. C'est pourquoi, dès 2002, l'OMS publie une recommandation claire sur la nécessité d'utiliser l’Artemisinin-based combination therapy (ACT) dans les pays touchés par les résistances aux antipaludiques classiques. Sur l'avis d'experts internationaux, elle recommande l'introduction de polythérapies pour remplacer les monothérapies dans le traitement du paludisme et préconise en particulier le recours à des associations médicamenteuses contenant des dérivés d'artémisinine.

La politique de précaution pratiquée par l'OMS s'est avérée réaliste car, dès 2008, les premiers cas de résistance de Plasmodium falciparum à l'artémisinine ont été signalés et confirmés en Asie du Sud-Est[20]. C'est ainsi qu'en , elle édite une mise à jour de ses recommandations[21].

Cependant, une monothérapie à base d'artémisinine, ou d'un de ses dérivés comme l'artésunate ou l'artéméther ainsi que leur métabolite commun : la dihydroartémisinine, administrée sous forme de suppositoire, comme un Rectocap[note 4] de 200 mg d'artésunate, peut s'avérer particulièrement utile dans les cas de paludisme simple quand les patients sont incapables d'ingérer (vomissements répétés, impossibilité de manger/boire/téter, convulsions récurrentes, absence de réactions à la douleur, coma, absence de réactions psychomotrices) ou quand les présentations injectables ne sont pas disponibles ou qu'elles sont impossibles à administrer[22]. À noter, aussi, que l'utilisation d'une capsule rectale est préférable à une injection intramusculaire (IM) car n'importe qui est capable de l'administrer, il n'y a aucun risque d'infection par l'aiguille et la durée de réponse du produit est plus rapide. Elle est aussi préconisée par injection intraveineuse (IV) en traitement de première intention dans les cas de paludisme sévère.

Cette monothérapie (monodose de 10 mg/kg, ce qui est le plus communément conseillé, ou de minimum 8,5 mg/kg) induit une réaction parasitaire dans les douze heures et est supérieure à la quinine dans les vingt-quatre heures[note 5]. Elle doit impérativement être suivie, dès que possible, par un traitement avec une association médicamenteuse d'une ACT.

Bilharziose[modifier | modifier le code]

Au début des années 1980, des chercheurs chinois ont découvert que l'artémisinine et ses dérivés sont aussi des anthelminthiques efficaces contre Schistosoma japonicum, un des schistosomes responsables de la bilharziose[17]. Des essais cliniques de phase III furent menés, au début des années 2000 et avec succès, en Afrique et en Chine sur d'autres espèces de trématodes responsables de la bilharziose et de la distomatose[23].

L'effet antiparasitaire le plus important se produit lorsque le schistosome est au stade juvénile de schistosomule[24],[17].

Dans l'avenir, l'artémisinine et ses dérivés, au vu de leur faibles effets secondaires et de leur demi-vie nettement plus longue (entre 1,9 et 2,6 heures pour l'artémisinine contre 0,8 et 1,5 heure pour le praziquantel) devraient prendre une place importante au côté du praziquantel qui est, actuellement, le médicament le plus utilisé pour traiter la bilharziose[25].

Cancers[modifier | modifier le code]

Des recherches in vitro ont montré l'action anticancéreuse de l'artémisine combinée à du fer. En arrêtant le facteur de transmission E2F1, l'artémisine intervient dans la destruction des cellules cancéreuses – essais menés sur le cancers du poumon et du sein[réf. souhaitée].

Effets latéraux indésirables[modifier | modifier le code]

L'artémisinine est, en règle générale, bien tolérée par voie entérale et n'a que peu d'effets secondaires de trouble du système digestif le plus souvent causé par hyporexie ou dysphagie[26]. Ces effets sont plus fréquents lors d'une infection par Plasmodium falciparum. Sa dose létale médiane est légère (5 576 mg·kg-1 par voie entérale chez le Rat domestique). Une certaine neurotoxicité et des effets abortifs sont observés lors d'essais prolongés chez le Rat domestique mais vu la clairance rapide (demi-vie entre 1,9 et 2,6 heures dans le plasma sanguin) et l'exposition courte (3 à 5 jours) à la substance active lors d'une thérapie, ces risques sont considérés comme nuls chez les patients impaludés qui ne sont pas des femmes enceintes.

L'administration par injection intraveineuse (IV) peut entraîner dans 10 à 25 % des cas une anémie hémolytique qui apparaitra souvent post-traitement[27],[28].

Écotoxicité[modifier | modifier le code]

L'artémisinine est écotoxique pour le plancton. Sa EC50 est toxique à partir de 100 mg/L pour les Daphnies, de 0,14 mg/L pendant 72 heures pour la Chlorophyceae Selenastrum capricornutum et de 300 mg/L pendant 3 heures pour les micro-organismes de la boue activée[29].

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Le LogP3-AA est l'atome pur en mode additif
  2. L'artémisinine est parfois aussi écrite, à tort, artémisine.
  3. Pression de vapeur saturante entre 80 °C au niveau de la mer et 90 °C en très haute altitude.
  4. Un Rectocap™ est une solution colloïdale enrobée de gélatine pour former un suppositoire résistant aux manipulations et à la chaleur
  5. La CI50 de l'artémisinine et de ses dérivés est de 1 ng/mL contre 150 ng/mL pour la quinine.

Références[modifier | modifier le code]

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. (de) « Artemisinin » [[PDF]], Sicherheitsdatenblatt, sur carl-roth.de,‎ 21 juin 2012 (consulté le 28 décembre 2013)
  3. (en) « Artemisinin interactions », Drug interaction list, sur kegg.jp, KEGG (consulté le 20 décembre 2013)
  4. (en) Christina L. White, « Cancer Smart Bomb, Part I: An Idea from Ancient Chinese Medicine », sur mwt.net,‎ 2002 (consulté le 14 décembre 2013) : « Marquis of Dai, Chancellor of Changsha, § 9 et 10 »
  5. (zh) n.c., Wu shi er bing fang [« 五十二病方 »], Pékin, Wen wu chu ban she, coll. « Mawangdui Han mu bo shu »,‎ 1979, 208 p. (OCLC 7739642)
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  7. (en) Li Shizhen (trad. Xiwen Luo), Compendium of materia medica : bencao gangmu [« 常見病五行漢方對症調養圖典 : 圖解本草綱目 »], Pékin, Foreign Languages Press (52 volumes),‎ 2003, in-6, 4397 p. (ISBN 978-7-1190-3260-3, OCLC 56367841)
  8. (en) Geoff Brown, « Artemisinin and a new generation of antimalarial drugs », Education in Chemistry, sur rsc.org, Royal Society of Chemistry,‎ juillet 2006 (consulté le 16 décembre 2013) : « Section : The discovery of artemisinin »
  9. (en) Phil McKenna, « The modest woman who beat malaria for China », Health, sur newscientist.com, New Scientist,‎ 15 novembre 2011 (consulté le 16 décembre 2013)
  10. « L'OMS demande l'arrêt immédiat de la commercialisation des comprimes antipaludiques comportant uniquement de l'artemisinine », Centre des médias, sur who.int, OMS,‎ 19 janvier 2006 (consulté le 11 décembre 2013)
  11. (en) Arjen M. Dondrop, François Nosten et al., « Artemisinin resistance in Plasmodium falciparum Malaria », The New England Journal of Medicine, Waltham, Massachusetts Medical Society, vol. 361, no 5,‎ 30 juillet 2009, p. 445-454 (ISSN 0028-4793 et 1533-4406, OCLC 1587974, DOI 10.1056/NEJMoa0808859, lire en ligne [[html]])
  12. (en) Huimin Yu, Xiuhua Zhao et al., « Preparation and Characterization of Micronized Artemisinin via a Rapid Expansion of Supercritical Solutions (RESS) Method », International Journal of Molecular Sciences, Bâle, MDPI, vol. 13, no 4,‎ 2000, p. 5060-5073 (ISSN 1422-0067, lire en ligne [[html]])
  13. Whitty et Court 2008, p. 33
  14. Whitty et Court 2008, p. 14-15
  15. (en) Mark Peplow, « Sanofi launches malaria drug production » [[html]], sur rsc.org, Chemistry World,‎ 17 avril 2013 (consulté le 28 décembre 2013)
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  23. (en) Jennifer Keiser et Jürg Utzinger, « Artemisinins and synthetic trioxolanes in the treatment of helminth infections », Current opinion in infectious diseases, Hagerstown MD, Lippincott Williams & Wilkins, vol. 20, no 6,‎ décembre 2007, p. 605-612 (ISSN 0951-7375 et 1473-6527, PMID 17975411, DOI 10.1097/QCO.0b013e3282f19ec4, résumé)
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  25. Pierre Allain, « Traitement de la schistosomiase ou bilharziose », Magazine, sur pharmacorama.com,‎ 10 décembre 2006 (consulté le 17 décembre 2013)
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Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • n.c., Suppositoires à base d'artémisinine : Rapport d'une consultation informelle de l'OMS des 27 et 28 mars 2006, Genève, OMS (Rapport), coll. « Programme mondial de lutte antipaludique » (no WHO/HTM/MAL/2006.1118),‎ 2007, [PDF], 24 p. (ISBN 978-9-2425-9560-4, lire en ligne) Classification NLM : WC 770
  • (en) Christopher Whitty, Alan Court et al., Report of the 2008 Artemisinin Enterprise Conference : Meeting the Malaria Treatment Challenge: Effective introduction of new technologies for a sustainable supply of ACTs, The Artemisinin Enterprise,‎ 2008, [PDF], 49 p. (lire en ligne)

Articles connexes[modifier | modifier le code]