Les cellules de levure pourraient permettre de produire de très bons médicaments pour le traitement des troubles psychotiques, avec la perspective de bien meilleurs candidats traitements, conclut cette équipe internationale de bioingénieurs et de pharmacologues de la Technical University of Denmark (DTU). L’équipe démontre dans la revue Nature Chemical Biology que des cellules de levure génétiquement modifiées peuvent en particulier produire de l’alstonine, un composé végétal naturel, aux effets positifs déjà documentés dans le traitement de la schizophrénie.
La production de substances biologiques destinées à la médecine à partir de cellules de levure génétiquement modifiées est une piste émergente pour le développement de nouveaux médicaments. L’équipe avait déjà attiré l’attention des scientifiques, en programmant la voie de biosynthèse la plus longue jamais réalisée à l’aide d’une « usine » de cellules microbiennes conçue pour produire des substances biologiques destinées au traitement des cancers.
La nouvelle recherche aboutit aujourd’hui à la production artificielle d’une substance naturelle, l’alstonine, aux résultats prometteurs dans le traitement des troubles mentaux. L’un des auteurs principaux, Michael Krogh Jensen, chercheur à la DTU et co-fondateur de la société de biotechnologie Biomia explique que si « le développement de médicaments à partir de substances végétales naturelles est largement utilisé, comme les plantes ne produisent pas ces substances pour lutter contre les maladies humaines, il est souvent nécessaire de modifier les substances produites pour les rendre plus efficaces et plus sûres ».
Une nouvelle plateforme de production à base de levure
L’étude démontre que les cellules de levure modifiées peuvent produire d’autres substances du groupe des alcaloïdes que la vinblastine (anticancéreux), pour laquelle les chercheurs avaient présenté leurs résultats en 2022. En plus de produire les deux nouvelles substances végétales naturelles, l’alstonine et la serpentine, les chercheurs parviennent ici à fabriquer 19 nouvelles variantes dérivées des deux substances grâce à un processus chimique appelé halogénation, souvent utilisé dans le développement de médicaments : environ 40 % des substances pharmacologiques testées lors des essais cliniques sont produites par halogénation.
La nouvelle technologie permet aux cellules de levure d’effectuer avec l’aide d’enzymes le même processus chimique que celui qui se produit lors de l’halogénation. Un process que les plantes ne peuvent généralement pas réaliser naturellement. La plate-forme biotechnologique polyvalente est donc une nouvelle méthode possible pour optimiser et développer des alcaloïdes qui peuvent ensuite être utilisés pour fabriquer des médicaments contre, par exemple, la schizophrénie. Un énorme avantage compte-tenu des effets secondaires existants avec les médicaments actuellement disponibles.
De véritables petites usines cellulaires à base de levure sont créées dans lesquelles peuvent être insérés un grand nombre de gènes provenant de plantes capables de générer la biosynthèse de substances végétales naturelles. Des enzymes naturelles provenant de bactéries permettent « d’halogéner » ces substances naturelles et de purifier les substances obtenues. La bioactivité de ces substances est ensuite validée par spectroscopie de résonance magnétique sur des lignées cellulaires.
- Une demande de brevet et la constitution d’une société, Biomia, doivent maintenant permettre d’exploiter plus avant la méthode de fabrication.
La recherche sur la production à base de levure de substances naturelles halogénées en est néanmoins encore à ses débuts, mais, selon ces dernières données, elle pourrait à terme révolutionner, aussi, le traitement des troubles mentaux.
« Il faudra encore attendre une dizaine d’années avant de pouvoir trouver ces nouveaux médicaments en pharmacie », précisent cependant les chercheurs.
Source: Nature Chemical Biology 6 Nov, 2023 DOI: 10.1038/s41589-023-01430-2 Biosynthesis of natural and halogenated plant monoterpene indole alkaloids in yeast
Équipe de rédaction SantélogDéc 7, 2023Équipe de rédaction Santélog
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