Une façon peu naturelle de fabriquer des produits naturels

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Des médicaments aux parfums, la nature fournit un grand nombre des composés chimiques essentiels nécessaires à un nombre infini de produits pharmaceutiques et de produits de consommation.

Produire des molécules avec des microbes

Maintenant, une technique de pointe mise au point par des chercheurs de l’Université de la Floride du Sud est en train de changer la manière dont les scientifiques isolent ces précieuses molécules.

« Les produits naturels à base de plantes sont déjà largement utilisés dans de nombreuses industries », a déclaré Ramon Gonzalez, professeur au département de génie chimique et biomédical de l’USF. « TPar exemple, l’if du Pacifique, contient des molécules qui sont utilisées pour produire un médicament chimiothérapeutique pour plusieurs traitements du cancer. Le problème est que plusieurs de ces produits sont chers et difficiles à extraire efficacement. »

Gonzalez et son équipe de recherche ont concentré leurs efforts sur une classe de produits naturels d’origine végétale (PNP) appelée isoprénoïdes. Avec plus de 50 000 de ces isoprénoïdes synthétisés dans la nature, ils représentent l’une des classes des molécules les plus diverses sur le plan structural et chimique connues de l’homme.

Les isoprénoïdes 

Le lycopène, par exemple, est un isoprénoïde qui donne leur couleur aux tomates et autres fruits et légumes rouges. En plus de sa pigmentation naturelle, le lycopène peut être utilisé pour abaisser la tension artérielle, prévenir les maladies cardiaques et aider à prévenir plusieurs types de cancer.

Les pelures d’agrumes contiennent également un type d’isoprénoïde appelé limonène. Lors de l’extraction, le limonène est utilisé comme parfum de citron ou d’orange dans les produits de nettoyage ou comme agent aromatisant dans différents médicaments.

« La nature n’a pas développé ces voies pour produire efficacement ces molécules pour notre usage », a déclaré Gonzalez. « Ces voies métaboliques ont leur propre fonction dans ces plantes, et il est donc difficile d’extraire ces isoprénoïdes dans les quantités que les chercheurs aimeraient idéalement. Sans parler du coût et du temps inhérents à la culture des plantes nécessaires pour extraire ces molécules. »

Pour surmonter ce problème, Gonzalez et son équipe ont développé un nouveau procédé innovant de synthèse des isoprénoïdes. Essentiellement, ils ont été en mesure de créer une voie métabolique synthétique qui permettra aux scientifiques d’avoir accès à ces composés essentiels de manière contrôlée et efficace.

Leurs travaux publiés dans PNAS, décrivent le développement par l’équipe de micro-organismes conçus pour la synthèse d’isoprénoïdes. En développant ces microbes en laboratoire, les chercheurs peuvent modifier leur fonction biologique et utiliser le métabolisme du microbe comme voie de biosynthèse.

Par exemple, dans la bière, la levure métabolise le sucre pour créer le produit souhaité: l’alcool. Pour les chercheurs, ils exploitent le métabolisme de la levure pour obtenir différents produits – dans ce cas, les isoprénoïdes.

Une voie d’alcool isoprénoïde 

En créant ce que l’on appelle une voie d’alcool isoprénoïde au sein d’un microbe, les scientifiques sont en mesure d’introduire une source de carbone qui passe par cette voie pour produire des molécules d’isoprénoïdes.

Les avantages sont doubles; non seulement ces progrès permettent aux chercheurs de synthétiser directement des isoprénoïdes dans des microbes, mais la voie elle-même est optimisée pour une meilleure efficacité.

Un changement de paradigme 

« Nous sommes convaincus que nos recherches vont changer le paradigme de la biosynthèse des isoprénoïdes, qui reposait jusqu’à présent, entièrement sur l’ingénierie des deux voies existantes dans la nature », a déclaré Gonzalez. « Nous pensons que cette avancée aura un impact considérable sur la recherche menée dans le monde entier. »

Source : University of South Florida
Crédit photo : Pxabay

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