Wolfsbane ne se soucie pas de savoir si vous y survivez. Une seule goutte de son extrait peut arrêter votre système nerveux. Larkspur, son proche cousin botanique, joue un jeu similaire : paralyser les prédateurs avec une facilité mortelle. Mais cette guerre chimique a un revers.
Ces mêmes composés, capables d’arrêter net un cœur ou un cerveau, sont également des remèdes potentiels contre le paludisme, le cancer et la douleur chronique.
Jusqu’à présent, nous avons été à la merci de la rareté de la nature. Extraire suffisamment de ces puissantes molécules des plantes, c’est comme extraire de l’or avec une cuillère à café. Mais les chercheurs ont fait un grand pas en avant pour changer cela. Ils ont trouvé comment recréer ces ensembles chimiques complexes en laboratoire.
Les travaux, publiés dans Molecular Plant, fusionnent l’expertise de la Michigan State University (MSU) et de l’Académie tchèque des sciences. C’est un pont entre les anciennes plantes médicinales et le génie génétique moderne.
« Les plantes sont les meilleurs chimistes du monde… Les humains ont trouvé d’innombrables utilisations à ces molécules. »
— Björn Hamberger, professeur MSU
Pourquoi la chimie végétale est si difficile à copier
Nous pensons que les plantes sont lentes et simples. Ce n’est pas le cas.
Au fil des millions d’années, la flore a amélioré ses arsenaux chimiques pour survivre à la prédation, aux maladies et au stress climatique. Le résultat ? Métabolites spécialisés dotés de structures si complexes que même après deux siècles de chimie, beaucoup ne sont pas synthétisés.
Prenez des alcaloïdes diterpénoïdes. Présentes dans le pied d’alouette (delphinium) et le wolfsbane (monkshood), ces molécules sont des monstres moléculaires. Ils combinent les caractéristiques des deux groupes de produits chimiques végétaux les plus importants et les plus anciens. Le résultat est une structure si complexe que l’Aconitone, un célèbre dérivé toxique, n’a jamais été entièrement construit en laboratoire, bien qu’il ait été isolé il y a près de 200 ans.
“Si vous faites dix étapes d’affilée… et que soudainement l’une d’entre elles s’arrête, les étapes suivantes ne peuvent pas avoir lieu”, a expliqué Garret Miller, ancien élève de MSU et co-premier auteur.
Essayer d’isoler ces composés de la nature donne des résultats infimes. C’est lent, inefficace et polluant. Nous avions besoin d’une meilleure façon. Il nous fallait une chaîne de montage.
Comment la collision a créé une percée
La percée n’est pas venue d’un seul laboratoire. Cela provenait d’une collision lors d’une conférence de recherche à Barcelone.
L’équipe de Björn Hamberger à MSU étudiait le pied d’alouette. Lors du même événement, le groupe de Tomáš Pluskal de l’Académie tchèque des sciences luttait avec la même classe de composés du wolfsbane.
C’était le même problème. Différentes approches.
“Lorsque cela se produit, nous pouvons soit suivre notre propre chemin, soit nous rassembler… c’est l’union qui mène toujours à la meilleure science”, a déclaré Hamberger.
Les deux groupes ont fusionné leurs ressources. Leur objectif ? Cartographiez la voie biochimique exacte qui transforme la matière végétale brute en ces puissants alcaloïdes.
La chaîne d’assemblage génétique
Pour trouver la recette, ils n’ont pas deviné. Ils chassaient.
L’équipe a analysé des milliers de gènes provenant de plusieurs espèces. Ils ont recherché des marqueurs spécifiques : quels gènes étaient activés dans les bons tissus, au bon moment, pour produire la toxine.
Ils ont traité la biologie de la plante comme un atelier d’usine. Chaque enzyme était un travailleur sur la ligne. L’objectif était d’identifier chaque étape depuis la matière première jusqu’au produit fini.
Une fois cartographiées, ces instructions génétiques pourraient être extraites de la plante et insérées dans un organisme hôte. Levure? Tabac? Peu importe l’hôte, du moment qu’il peut lire le code de l’usine et commencer à fabriquer le composé à grande échelle.
Dans un scénario idéal, cela nous permet de contourner complètement l’agriculture. Aucun champ. Pas de récolte. Juste des bioréacteurs.
Les plants de tabac font la première percée
Les chercheurs ne se sont pas arrêtés à la théorie. Ils l’ont testé.
Ils ont pris un ensemble prometteur de gènes du wolfsbane et du pied d’alouette et les ont insérés dans des plants de tabac. Ils ont transformé les récoltes en usines biologiques.
Le résultat ? Succès.
L’analyse chimique a confirmé que le tabac produisait du atisinium, un alcaloïde diterpénoïde. Les plantes modifiées ne produisaient pas seulement un fragment ; ils achevaient l’assemblage. Six enzymes distinctes ont travaillé de concert, guidant la molécule vers sa forme finale complexe.
Plus surprenant encore, le processus a ajouté une source vitale d’azote que les scientifiques n’avaient pas prévue.
« Notre vision est de fournir des outils verts et durables. »
— Björn Hamberger
Ce que cela signifie pour la médecine
Ce n’est que la première étape.
L’identification des points d’entrée de la voie de biosynthèse permet aux scientifiques de mieux comprendre toute la famille des alcaloïdes diterpénoïdes. Cela ouvre la porte à la possibilité de tester les propriétés médicinales de ces composés sans risquer d’être exposé aux toxines végétales brutes et non raffinées.
Nous utilisons actuellement des médicaments d’inspiration végétale comme la capsaïcine (poivre) ou la vanilline (vanille). La prochaine vague pourrait inclure des agents anticancéreux ciblés ou de nouveaux analgésiques dérivés des plantes mêmes qui vous tuent.
Mais il y a un piège.
Le chemin entre « nous l’avons fabriqué en laboratoire » et « sans danger pour les essais sur l’homme » est long. Nous ne savons pas encore lesquels de ces squelettes toxiques seront suffisamment apprivoisés pour devenir des médicaments utiles, et lesquels ne resteront que de la curiosité.
La chimie est résoluble. La fabrication est possible. La seule question qui reste est de savoir ce que nous allons réellement en faire.
