Une nouvelle technique d’ingénierie végétale pourrait permettre la production peu coûteuse d’un médicament antipaludéen

L’artémisinine est produite, avec de faibles rendements, par une plante aromatique, Artemisia annua (A. annua), communément appelée armoise annuelle. Des chercheurs de l’Institut Max Planck de physiologie moléculaire des plantes viennent de découvrir un nouveau moyen de produire, avec de gros rendements, l’acide artémisinique, molécule à partir de laquelle est obtenue l’artémisine. Ils ont utilisé une méthode s’appuyant sur le transfert de sa voie métabolique – série d’étapes biochimiques dans sa production – de A. annua au tabac, plante à forte biomasse

« Dans un avenir prévisible, l’artémisinine sera l’arme la plus puissante utilisée pour lutter contre le paludisme mais, comme elle est extraite de plantes à faible rendement, elle est actuellement trop coûteuse pour être largement accessible aux patients des pays pauvres, » déclare l’auteur collaborateur Ralph Bock, directeur du département de biologie des organites, de biotechnologie et d’écophysiologie moléculaire. « La production de l’acide artémisinique à partir d’une plante telle que le tabac, qui produit une grande quantité de biomasse feuillue, pourrait constituer une source durable et peu coûteuse du médicament ».
L’équipe a baptisé COSTREL (combinatorial supertransformation of transplastomic recipient lines, ou supertransformation combinatoire de lignées transplastomiques) cette approche de production d’une plus grande quantité d’acide artémisinique. La première étape de leur processus a consisté à transférer les gènes de l’ensemble principal d’enzymes de la voie métabolique de l’acide artémisinique dans le génome du chloroplaste du tabac, pour obtenir ce qu’on appelle des plantes transplastomiques.

Elle a ensuite utilisé sa meilleure lignée de tabac transplastomique pour introduire un ensemble supplémentaire de gènes dans son génome nucléaire et obtenir les lignées COSTREL. Ces gènes codent des facteurs qui accroissent la synthèse (ou production) de l’acide selon des principes en grande partie inconnus.

 « Alors que la voie métabolique de l’acide artémisinique dans A. annua est confinée aux poils glanduleux de la plante, ce qui entraîne de faibles productions d’artémisinine, nos lignées de tabac COSTREL la produisent dans leurs chloroplastes et par conséquent dans toute la feuille, » déclare l’auteure principale et chercheuse postdoctorale Paulina Fuentes.

« Nous avons produit plus de 600 lignées de tabac génétiquement modifié qui contiennent différentes combinaisons de ces gènes supplémentaires et nous les avons analysées pour déterminer les quantités de composés artémisiniques acquis, » explique Mme Fuentes. « Nous avons ensuite pu identifier celles qui ont produit des niveaux records de 120 milligrammes d’acide artémisinique au kilo dans leurs feuilles, acide qu’il est facile de convertir en artémisinine par simples réactions chimiques. »
Les chercheurs font remarquer qu’il faudrait encore améliorer ces niveaux de production pour répondre à la demande mondiale d’artémisinine mais que l’étude n’en pose pas moins les bases d’une production bien moins coûteuse de ce traitement de survie dans une plante à forte biomasse plutôt que dans une seule plante médicinale.

(mpimp/wi)

Publication :
Paulina Fuentes, Fei Zhou, Alexander Erban, Daniel Karcher, Joachim Kopka, Ralph Bock
A new synthetic biology approach allows transfer of an entire metabolic pathway from a medicinal plant to a biomass crop
eLife, 14.6.2016

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