Des bouteilles en plastique transformées en médicaments contre la maladie de Parkinson

Les scientifiques de l'université d'Édimbourg ont créé une bactérie E. coli pour transformer en L-DOPA un type de plastique largement utilisé dans les emballages d'aliments et de boissons, le polyéthylène téréphtalate (PET). Le processus consiste d'abord à décomposer les déchets de PET - dont quelque 50 millions de tonnes sont produites chaque année - en éléments chimiques constitutifs de l'acide téréphtalique. Les molécules d'acide téréphtalique sont ensuite transformées en L-DOPA par les bactéries modifiées au moyen d'une série de réactions biologiques.

L'utilisation de cette nouvelle technique pour produire de la L-DOPA est plus durable que les méthodes traditionnelles de fabrication de produits pharmaceutiques, qui reposent sur l'utilisation de combustibles fossiles limités, affirme l'équipe.

Selon l'équipe, il est urgent de trouver de nouvelles méthodes pour recycler le PET, un plastique solide et léger dérivé de matériaux non renouvelables tels que le pétrole et le gaz. Les processus de recyclage existants ne sont pas totalement efficaces et contribuent encore à la pollution plastique dans le monde.

Selon l'équipe, cette avancée offre un moyen durable de réaffecter le carbone précieux contenu dans les déchets plastiques, qui serait autrement perdu dans les décharges, l'incinération ou la pollution de l'environnement.

Elle pourrait ouvrir la voie à la croissance d'une industrie de bio-recyclage pour la production non seulement de produits pharmaceutiques, mais aussi d'une large gamme de produits tels que les arômes, les parfums, les cosmétiques et les produits chimiques industriels, ajoutent-ils.

Après avoir démontré la production et l'isolement de la L-DOPA à l'échelle préparatoire, l'équipe va maintenant se concentrer sur l'avancement de la technologie en vue d'une application industrielle. Cela impliquera d'optimiser davantage le processus, d'améliorer son évolutivité et d'évaluer plus avant ses performances environnementales et économiques, indique l'équipe.

Les résultats sont publiés dans la revue Nature Sustainability. La recherche a été financée par UK Research and Innovation (UKRI) et l'Industrial Biotechnology Innovation Centre (IBioIC), avec le laboratoire d'essai et le centre d'innovation Impact Solutions comme partenaire industriel.

La recherche a été menée dans un nouveau centre pionnier qui vise à contribuer à la transformation de l'industrie manufacturière britannique en convertissant les déchets industriels en produits chimiques et matériaux durables et de valeur. Le Carbon-Loop Sustainable Biomanufacturing Hub (C-Loop), doté de 14 millions de livres sterling, est soutenu par l'Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), qui fait partie de l'UKRI.

La recherche est soutenue par Edinburgh Innovations, le service de commercialisation de l'université d'Édimbourg.

Susan Bodie, directrice du développement de l'innovation et des licences à Edinburgh Innovations, a déclaré : "Le professeur Wallace est l'un des nombreux chercheurs pionniers de l'université qui utilisent des techniques d'ingénierie biologique innovantes et durables pour valoriser les déchets, notamment avec des partenaires industriels dans le cadre du nouveau Carbon Loop Hub. Ces techniques pourraient contribuer à une révolution verte dans la fabrication industrielle au Royaume-Uni et au-delà, et nous invitons les entreprises intéressées par une collaboration avec nous à nous contacter".

Le Dr Liz Fletcher, directrice de l'impact et directrice générale adjointe d'IBioIC, a déclaré : "Ce projet met en évidence le potentiel de la biologie à remodeler la façon dont nous envisageons les déchets. Transformer des bouteilles en plastique en médicament contre la maladie de Parkinson n'est pas seulement une idée créative de recyclage, c'est aussi une façon de repenser les processus qui fonctionnent avec la nature pour apporter des avantages concrets. En démontrant qu'un matériau nocif peut être converti en quelque chose qui améliore la santé humaine, l'équipe prouve que les applications durables et de grande valeur de la biologie sont à la fois pratiques et efficaces".

Le professeur Charlotte Deane, présidente exécutive de l'UKRI EPSRC, a déclaré : "Cette recherche montre l'énorme potentiel de l'ingénierie biologique pour relever certains des défis les plus pressants de la société. En transformant du plastique usagé en un traitement pour la maladie de Parkinson, l'équipe de l'université d'Édimbourg a démontré comment le carbone qui serait autrement perdu dans les décharges ou la pollution peut être transformé en produits de grande valeur qui améliorent la vie des gens. C'est un excellent exemple de la façon dont l'investissement de l'EPSRC dans C-Loop permet des approches de fabrication innovantes et durables qui profitent à la fois aux personnes et à la planète.

Le professeur Stephen Wallace, de l'école des sciences biologiques de l'université d'Édimbourg, qui a dirigé l'étude, a déclaré : "Nous avons l'impression de n'être qu'au début. Si nous pouvons créer des médicaments pour les maladies neurologiques à partir d'une bouteille en plastique usagée, il est passionnant d'imaginer ce que cette technologie pourrait accomplir d'autre. Les déchets plastiques sont souvent considérés comme un problème environnemental, mais ils représentent également une vaste source inexploitée de carbone. En faisant appel à la biologie pour transformer le plastique en un médicament essentiel, nous montrons comment les déchets peuvent être réimaginés en tant que ressources précieuses pour la santé humaine".