Des scientifiques découvrent comment les ifs sauvent des vies
Révélation de la voie de biosynthèse complète de l'un des médicaments chimiothérapeutiques les plus efficaces au monde
Des chercheurs de l'Institut Max Planck de physiologie végétale moléculaire ont découvert la voie de biosynthèse du paclitaxel dans les plantes d'if, un produit chimiothérapeutique utilisé avec succès dans le traitement du cancer. Cette découverte pourrait faciliter la production de cette molécule très complexe qui est actuellement produite avec beaucoup d'efforts et à des coûts élevés.
Structure chimique complexe du paclitaxel, un agent chimiothérapeutique. La géométrie de tous les systèmes d'anneaux et des groupes latéraux est essentielle pour sa fonction thérapeutique. Il est très difficile de reproduire cette structure 3D sans l'aide d'enzymes.
Youjun Zhang MPI-MP
Le paclitaxel aide à lutter contre le cancer et est fabriqué à partir de l'if
Le cancer sous toutes ses formes reste l'une des maladies les plus courantes et les plus difficiles à traiter. Une partie de la thérapie moderne contre le cancer consiste à utiliser des produits chimiques toxiques, appelés chimiothérapies, qui tuent la tumeur. Malheureusement, ces produits chimiques sont souvent très complexes, difficiles à obtenir et donc coûteux. Le paclitaxel, chimiothérapeutique très efficace, est connu sous le nom de Taxol®. Il s'agit d'un remède végétal naturel dérivé de l'if. Comme il faut extraire 10 000 kg d'aiguilles d'if pour obtenir une dose de 2 g pour le traitement d'un seul patient, d'autres méthodes de production sont désespérément recherchées pour rendre ce médicament plus accessible aux personnes qui en ont besoin. La synthèse artificielle du paclitaxel en laboratoire est possible, mais en raison de la complexité de sa structure chimique, elle nécessite de nombreuses étapes complexes et est donc encore plus coûteuse que son extraction à partir de camions d'aiguilles et d'écorce.
Les enzymes permettent aux plantes de fabriquer des molécules complexes
La plante d'if produit cette substance chimique complexe à l'aide d'enzymes. Ces enzymes sont des outils qui facilitent cette longue chaîne de réactions chimiques qui aboutissent à la molécule finale de paclitaxel. Le paclitaxel est gratuit, mais la plante ne produit que des quantités infimes de ce composé. Une méthode couramment utilisée pour accélérer la production de médicaments dans de tels cas consisterait à copier le code génétique de ces enzymes et à les transférer dans un autre organisme, une bactérie par exemple, ou dans une plante qui peut facilement être cultivée en grandes quantités et dont le médicament peut alors être extrait facilement et en plus grandes quantités que dans les aiguilles d'if. Cette approche est utilisée pour la production d'insuline, par exemple. Toutefois, pour ce faire, les scientifiques doivent connaître toutes les enzymes et leur code génétique pour copier le processus en question. Pour la biosynthèse du paclitaxel, un grand nombre d'enzymes et de produits intermédiaires étaient inconnus.
Les maillons manquants de la chaîne sont comme des aiguilles dans une botte de foin
Youjun Zhang et ses collègues de l'Institut Max Planck de physiologie moléculaire des plantes ont maintenant été en mesure d'identifier toutes les étapes manquantes nécessaires à la production de paclitaxel dans les plantes. Ils ont analysé les données de douze expériences portant sur plusieurs dizaines de milliers de gènes de plantes d'if afin de trouver des séquences d'enzymes produites en quantités similaires à celles des quelques autres enzymes déjà connues pour être impliquées dans la voie du paclitaxel. À l'aide d'analyses chimiques sophistiquées et d'outils de biologie moléculaire, ils ont pu reproduire l'ensemble de la voie de biosynthèse à partir de plantes d'if et copier toutes les enzymes dans Nicotiana benthamiana, une plante australienne apparentée au tabac. Ces plantes transgéniques de Nicotiana ont effectivement produit des quantités de paclitaxel similaires à celles de l'if. Les chercheurs ont également essayé de copier la voie du paclitaxel dans des bactéries, mais ils ont constaté que certaines des enzymes ne fonctionnaient tout simplement pas dans les cellules bactériennes.
"Cela pourrait être lié à l'emplacement des enzymes à l'intérieur des cellules végétales. Dans les plantes, la plupart des enzymes impliquées dans la biosynthèse du paclitaxel sont fixées à une membrane spécifique. Elles sont donc proches les unes des autres, ce qui permet de construire une chaîne de transport dans laquelle chaque enzyme reprend le produit de l'enzyme précédente et le modifie un peu plus jusqu'à ce que le paclitaxel final soit libéré. Comme les bactéries ont des membranes différentes de celles des plantes, il est possible que les enzymes ne se trouvent pas les unes les autres". explique Youjun Zhang, l'auteur principal de l'étude.
Le fait que l'ensemble de la voie de biosynthèse de l'une des chimiothérapies les plus efficaces au monde ait été dévoilé pourrait permettre de trouver des moyens d'accélérer la production de paclitaxel. Alisdair Fernie, chef du groupe de recherche, estime que "la découverte de la voie complète de biosynthèse du paclitaxel ouvre la voie à la recherche appliquée sur l'optimisation de sa production et il semble probable qu'il sera possible d'ajuster le processus pour qu'il fonctionne également dans les bactéries, ce qui permettrait une production à grande échelle". D'ici là, les lignées de Nicotiana bethamiana que nous avons créées peuvent être utilisées pour optimiser le système et augmenter le rendement des lignes de production existantes qui utilisent des cultures de tissus végétaux".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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