Les champignons magiques inventent deux fois leur composé actif
Une nouvelle étude montre que les différents types de champignons utilisent des méthodes complètement différentes pour produire la substance psychoactive psilocybine
Une équipe germano-autrichienne dirigée par l'université Friedrich Schiller d'Iéna et le Leibniz-HKI a pu démontrer biochimiquement pour la première fois que différents types de champignons produisent la même substance active psychotrope, la psilocybine, de différentes manières. Les champignons Psilocybe et les champignons à chapeau de fibres du genre Inocybe produisent tous deux cette substance, mais utilisent des enzymes et des séquences de réaction complètement différentes pour ce processus. Les résultats ont été publiés dans la revue Angewandte Chemie International Edition.
Deux voies mènent à la même molécule : Indépendamment l'un de l'autre, différents genres de "champignons magiques" ont développé deux voies enzymatiques différentes qui produisent la même substance psychoactive, la psilocybine - un exemple rare d'évolution convergente dans la biosynthèse des produits naturels.
© Tim Schäfer, Leibniz-HKI
"Il s'agit de la biosynthèse d'une molécule qui a une très longue histoire avec l'homme", explique le professeur Dirk Hoffmeister, chef du groupe de recherche Microbiologie pharmaceutique à l'université Friedrich Schiller d'Iéna et à l'Institut Leibniz pour la recherche sur les produits naturels et la biologie des infections (Leibniz-HKI). Il s'agit de la psilocybine, une substance contenue dans les "champignons magiques", que notre corps transforme en psilocine, un composé qui peut profondément altérer la conscience. La psilocybine ne déclenche pas seulement des expériences psychédéliques, elle est également considérée comme un composé actif prometteur dans le traitement des dépressions résistantes aux thérapies", explique M. Hoffmeister.
Deux voies, une molécule
L'étude, menée dans le cadre du pôle d'excellence "Balance of the Microverse", montre pour la première fois que les champignons ont développé la capacité de produire de la psilocybine au moins deux fois indépendamment l'un de l'autre. Alors que les espèces de Psilocybe utilisent un ensemble d'enzymes connu à cette fin, les champignons à chapeau de fibres emploient un arsenal biochimique complètement différent - et parviennent pourtant à la même molécule. Cette découverte est considérée comme un exemple d'évolution convergente : différentes espèces ont développé indépendamment une caractéristique similaire, mais les "champignons magiques" ont suivi leur propre voie.
À la recherche d'indices dans les génomes fongiques
Tim Schäfer, auteur principal de l'étude et chercheur doctorant dans l'équipe de Hoffmeister, explique : "C'est comme si nous avions affaire à deux ateliers différents, mais qui, en fin de compte, produisaient le même produit. Dans les capsules de fibres, nous avons trouvé un ensemble unique d'enzymes qui n'ont rien à voir avec celles que l'on trouve dans les champignons Psilocybe. Néanmoins, elles catalysent toutes les étapes nécessaires à la formation de la psilocybine".
Les chercheurs ont analysé les enzymes en laboratoire. Les modèles protéiques créés par le chimiste d'Innsbruck Bernhard Rupp ont confirmé que la séquence des réactions diffère sensiblement de celle connue chez le Psilocybe. "Ici, la nature a en fait inventé deux fois le même composé actif", explique Schäfer.
Toutefois, la raison pour laquelle deux groupes de champignons aussi différents produisent le même composé actif n'est pas claire. "La vraie réponse est : nous ne savons pas", souligne Hoffmeister. "La nature ne fait rien sans raison. Il doit donc y avoir un avantage à ce que les champignons à chapeau de fibres dans les forêts et les espèces de Psilocybe sur le fumier ou le paillis de bois produisent cette molécule, mais nous ne savons pas encore ce que c'est.
"L'une des raisons possibles pourrait être que la psilocybine est destinée à dissuader les prédateurs. Les moindres blessures provoquent le bleuissement des champignons Psilocybe par une réaction chimique en chaîne, révélant les produits de dégradation de la psilocybine. La molécule est peut-être une sorte de mécanisme de défense chimique", explique M. Hoffmeister.
De nouveaux outils pour la biotechnologie
Bien que l'on ne sache toujours pas pourquoi différents champignons produisent finalement la même molécule, cette découverte a néanmoins des implications pratiques : "Maintenant que nous connaissons d'autres enzymes, nous avons plus d'outils dans notre boîte à outils pour la production biotechnologique de psilocybine", explique M. Hoffmeister.
Schäfer regarde également vers l'avenir : "Nous espérons que nos résultats contribueront à la production future de psilocybine pour des produits pharmaceutiques dans des bioréacteurs, sans qu'il soit nécessaire de recourir à des synthèses chimiques complexes. Au Leibniz-HKI d'Iéna, l'équipe d'Hoffmeister travaille en étroite collaboration avec le Bio Pilot Plant, qui développe des processus de production de produits naturels tels que la psilocybine à une échelle industrielle.
En même temps, l'étude fournit des informations intéressantes sur la diversité des stratégies chimiques utilisées par les champignons et sur leurs interactions avec leur environnement. Elle répond ainsi à des questions centrales du centre de recherche collaborative ChemBioSys et du pôle d'excellence ׅ "Balance of the Microverse" de l'université Friedrich Schiller d'Iéna, dans le cadre desquels les travaux ont été menés et financés par la Fondation allemande pour la recherche (DFG), entre autres. Alors que le CRC ChemBioSys étudie la manière dont les composés naturels façonnent les communautés biologiques, le pôle d'excellence se concentre sur la dynamique complexe des micro-organismes et de leur environnement.
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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