Cyanobactéries en laboratoire. Le nouvel agent a été isolé à partir de cultures des cyanobactéries Synechococcus elongatus d’eau douce.
Photo : Klaus Brilisauer

Un sucre bien particulier composé de cyanobactéries – une alternative au glyphosate ?

Des chercheurs de l’université de Tübingen, en Allemagne, ont découvert une molécule de sucre qui inhibe les végétaux et les micro-organismes et est sans danger pour les cellules humaines. Pourrait-elle remplacer l’herbicide très controversé qu’est le glyphosate ?

Des chercheurs de l’université de Tübingen, en Allemagne, ont découvert une substance naturelle qui pourrait concurrencer l’herbicide controversé qu’est le glyphosate. La molécule de sucre récemment découverte et tirée de cyanobactéries inhibe la croissance de divers micro-organismes et végétaux mais ne présente aucun danger pour les humains et les animaux.

L’étude conjointe a été dirigée par Klaus Brilisauer et Stephanie Grond, de l’Institut de chimie organique, et Karl Forchhammer, de l’Institut interfacultaire de microbiologie et de médecine des infections. Elle a été publiée dans la revue spécialisée Nature Communications en février 2019.

Les agents utilisés à des fins pharmaceutiques ou agricoles proviennent souvent de substances naturelles. Ces dernières peuvent avoir des structures chimiques complexes ou relativement simples. Souvent, l’ingéniosité de ces agents tient à leur simplicité. Les antimétabolites interagissent avec les processus vitaux de la cellule en imitant des produits métaboliques. Cela perturbe le processus biologique, qui peut inhiber la croissance cellulaire, voire tuer la cellule.

Composée de chimistes et de microbiologistes, l’équipe de recherche de Tübingen vient de découvrir un antimétabolite très inhabituel dont la structure chimique est incroyablement simple : une molécule de sucre dont le nom savant est « 7-désoxy-sédoheptulose » (7dSh). Contrairement aux  hydrates de carbone ordinaires, qui d’une manière générale fournissent de l’énergie pour la croissance, cette substance inhibe la croissance de divers végétaux et micro-organismes tels que les bactéries et les levures. Ce sucre bloque une enzyme de la voie shikimate, voie métabolique uniquement présente dans les micro-organismes et les végétaux. Pour cette raison, les chercheurs considèrent cet agent comme inoffensif pour les humains et les végétaux et l’ont déjà prouvé lors de précédentes expériences.

Le sucre désoxy – un herbicide naturel sans danger pour les humains et les animaux

Le sucre désoxy, un sucre rare, a été isolé à partir de cultures de la cyanobactérie d’eau douce Synechococcus elongatus, qui est capable d’inhiber la croissance de souches bactériennes apparentées. En cherchant la cause de cette inhibition de la croissance, les chercheurs ont réussi à déchiffrer la structure de la substance naturelle. Une nouvelle méthode de production du 7dSh, la synthèse chimio-enzymatique, a permis d’effectuer des études approfondies pour déterminer le mécanisme d’action moléculaire.

Dans le détail, une technologie moderne, la spectrométrie haute résolution, a fourni des informations précises sur le modus operandi de l’inhibiteur nouvellement identifié. Le 7dSh bloque la DHQS (déshydroquinate synthase), une enzyme de la voie shikimate.

Le glyphosate, herbicide très controversé, est actuellement un des inhibiteurs les plus connus de cette voie. « Contrairement au glyphosate, le sucre désoxy récemment découvert, est un produit entièrement naturel. Nous pensons qu’il présente une bonne dégradabilité et une faible écotoxicité, » déclare Claus Brilisauer, qui ajoute que la capacité du 7dSh à inhiber la croissance des végétaux est prometteuse. « Nous voyons ici une excellente occasion de l’utiliser comme herbicide naturel. »
 
Les chercheurs expliquent que l’objectif à long terme est de remplacer les herbicides controversés et, par conséquent, leurs produits de décomposition dont on sait qu’ils sont nocifs. Toutefois, ils disent également qu’il faudra réaliser d’importantes études à long terme pour déterminer plus précisément l’efficacité du 7dSh sur le terrain, sa dégradabilité dans le sol et de son innocuité pour la santé des animaux utiles et des humains.

(Uni Tubingen / wi)

Publication :

Klaus Brilisauer, Johanna Rapp, Pascal Rath, Anna Schöllhorn, Lisa Bleul, Elisabeth Weiß, Mark Stahl, Stephanie Grond, Karl Forchhammer. Cyanobacterial antimetabolite 7-deoxy-sedoheptulose blocks the shikimate pathway to inhibit the growth of prototrophic organisms. Publié dans Nature Communications (1er février 2019). DOI: 10.1038/s41467-019-08476-8