Des chercheurs de l'Université de Colombie-Britannique (UBC) Okanagan, au Canada, viennent d'annoncer la découverte du mécanisme végétal qui crée la mitraphylline, un composé naturel rare doté de puissantes propriétés anticancéreuses et anti-inflammatoires.
Ce travail est le fruit d’une collaboration entre l’équipe du Dr Thu-Thuy Dang à l’UBC Okanagan et l’équipe du Dr Satya Nadakuduti à l’Université de Floride (États-Unis), avec le soutien du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), de la Fondation canadienne pour l’innovation (FCI), du programme BC Michael Smith Health Scholars et de l’Institut national de l’alimentation et de l’agriculture du département américain de l’Agriculture (USDA NIFA).
Tuan-Anh Nguyen (à gauche), doctorante, et Thu-Thuy Dang, également doctorante, examinent des échantillons de plantes en laboratoire. Photo : UBC Okanagan
Trouver le « chaînon manquant » dans la chaîne des composés guérisseurs de la nature
La mitraphylline appartient au groupe des alcaloïdes spirooxindoles, une famille de molécules dotées d'une structure « torsadée » particulière et de puissants effets biologiques. Bien que connue depuis longtemps, la formation de ce type de composé dans la nature restait un mystère jusqu'à ce que l'équipe du Dr Thu-Thuy Dang, directrice du Groupe de recherche en biotechnologie des produits naturels à l'Université de la Colombie-Britannique (campus d'Okanagan), identifie en 2023 la première enzyme capable de « torsader » les molécules pour créer une structure spiro.
Suite à ce résultat, le doctorant Tuan Anh Nguyen a mené la phase suivante et a découvert deux enzymes clés qui travaillent ensemble dans la synthèse de la mitraphylline : une enzyme détermine la structure tridimensionnelle, l’autre enzyme effectue l’étape de torsion finale pour créer la molécule complète.
« Cette découverte est comparable à la pièce manquante d'une chaîne de montage. Elle permet de comprendre comment la nature crée ces molécules complexes et ouvre la voie à la reproduction de ce processus en laboratoire », a expliqué le Dr Dang.
La mitraphylline est naturellement présente en très faibles quantités dans certaines plantes tropicales de la famille du café, comme le Mitragyna (kratom) et l'Uncaria (griffe de chat). (Source : Shutterstock).
La mitraphylline n'est présente qu'à l'état de traces dans certaines plantes tropicales de la famille du café, comme le kratom (Mitragyna) et la griffe de chat (Uncaria), ce qui rendait son extraction ou sa synthèse à grande échelle extrêmement difficiles et coûteuses. L'identification de deux enzymes clés a ouvert la voie à une production plus efficace et respectueuse de l'environnement de ce composé naturel.
Selon Tuan-Anh Nguyen, doctorant, il s'agit d'une avancée majeure vers la chimie verte, qui permet de créer des composés pharmaceutiques précieux grâce à des méthodes biologiques plutôt qu'à la chimie lourde. Ce succès témoigne également de l'environnement de recherche ouvert et collaboratif qui règne entre les étudiants et les professeurs de l'Université de la Colombie-Britannique (campus d'Okanagan) pour résoudre les problèmes mondiaux.
Exprimant sa fierté face à cette découverte, preuve que les plantes sont de véritables chimistes de la nature, le Dr Dang a déclaré que la prochaine étape pour elle et son équipe de recherche consisterait à trouver des moyens d'appliquer ces enzymes pour créer des composés thérapeutiques plus précieux.
Le voyage pour décrypter la «usine biologique» de la nature
Dr. Thu-Thuy Dang – Dang Thi Thu Thuy, est une ancienne étudiante en biotechnologie de l'Université des sciences naturelles (Université des sciences naturelles, Université nationale du Vietnam, Hô Chi Minh-Ville).
Elle a fait des études de maîtrise, puis a soutenu sa thèse de doctorat en biologie moléculaire/biochimie à l'Université de Calgary (Alberta, Canada) et a complété un programme de recherche postdoctoral en biochimie au John Innes Centre (Royaume-Uni).
Se remémorant l'opportunité qui lui avait été offerte de poursuivre une carrière de chercheuse, elle expliqua que, depuis son enfance, elle connaissait bien l'usage des plantes médicinales et qu'elle avait été initiée très tôt, dès ses études, à la technique de culture tissulaire des plantes médicinales. Cependant, le déclic se produisit lors de ses études supérieures, lorsqu'elle aperçut par hasard un laboratoire voisin où étaient menées des recherches sur la biosynthèse des composés naturels chez les plantes.
C’est alors qu’elle réalisa qu’en plus des connaissances de base en physiologie végétale qu’elle avait acquises, il existait aussi un nouveau domaine où l’on étudiait comment les plantes créent des composés précieux.
À partir de là, elle a décidé de poursuivre des recherches pour trouver de nouveaux gènes et enzymes impliqués dans la biosynthèse des alcaloïdes, un groupe de composés dotés d'une forte activité biologique et présentant un potentiel pour des applications pharmaceutiques.
Depuis de nombreuses années, le Dr Thuy se consacre au décryptage des voies de biosynthèse des alcaloïdes chez les plantes, en utilisant la biologie moléculaire, l'analyse RNA-seq, les données génomiques et les structures enzymatiques pour comprendre comment les plantes médicinales produisent des composés précieux. Elle est également co-auteure de plusieurs brevets relatifs à la production de composés anticancéreux à partir de plantes.
« Je me suis toujours demandé comment, avec seulement de l'eau, de la lumière et de l'air, les plantes parviennent à créer des composés capables de traiter des maladies complexes comme le cancer », a-t-elle confié. Selon elle, si chaque molécule est une maison, alors les enzymes des plantes en sont les bâtisseurs ingénieux. Le travail du chercheur consiste à comprendre le rôle de chacun de ces « bâtisseurs », et dans quel ordre, afin de pouvoir reproduire ou améliorer le processus créé par la nature.
Ces connaissances constituent le fondement qui lui permet, ainsi qu'à ses collègues, de recréer en laboratoire le processus de fabrication d'ingrédients actifs naturels, contribuant ainsi à réduire l'exploitation de précieuses plantes médicinales, à limiter l'utilisation de produits chimiques toxiques et, simultanément, à ouvrir la voie à la création de composés similaires dotés d'une activité plus forte.
À l'Université de Colombie-Britannique (UBC) Okanagan, elle a fondé le Plant Bioactive Compounds Research Laboratory (PlantBioCoRe), qui combine la biochimie, la chimie, la bioinformatique et la génétique moléculaire pour comprendre les mécanismes qui produisent des composés bioactifs dans les herbes.
Son équipe a obtenu de nombreux résultats impressionnants, notamment sur la voie métabolique des substances anticancéreuses issues de Camptotheca acuminata. Cette découverte contribue à la création de médicaments plus faciles à utiliser en clinique, publiés dans des revues internationales et brevetés.
Ayant eu l'opportunité d'échanger des connaissances académiques avec des chercheurs nationaux, notamment à l'Université de pharmacie de Hanoï , à l'Université des sciences naturelles, à l'Université nationale du Vietnam à Hô Chi Minh-Ville ou à l'Institut des sciences de Tay Nguyen, elle s'est rendu compte qu'il existait au Vietnam de nombreux projets de recherche précieux sur les plantes médicinales.
« J’espère apporter ma modeste contribution à l’enrichissement des connaissances et à l’application des ressources végétales de mon pays », a-t-elle confié.
Source : https://khoahocdoisong.vn/nha-khoa-hoc-goc-viet-giai-ma-bi-an-cach-cay-co-tao-hop-chat-chong-ung-thu-post2149060401.html
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