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Science

La levure génétiquement modifiée produit des cannabinoïdes

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Produire des composants cannabinoïdes sans cultiver de cannabis ?

Des chercheurs de l’Université de Californie ont réussi à produire en laboratoire des composants cannabinoïdes à partir de levure. Produire des cannabinoïdes sans cultiver de cannabis pourraient intéresser les sociétés pharmaceutiques désireuses d’ajouter ces ingrédients à leurs produits à l’avenir.

En piratant la biologie de la levure, les scientifiques ont trouvé un moyen de fabriquer les ingrédients actifs de la plante cannabis. Des micro-organismes manipulés produisent du THC, du CBD et des cousins du cannabis plus rares et moins bien compris.

Saccharomyces cerevisiae

Si vous deviez choisir un microbe préféré, le Saccharomyces cerevisiaeserait un bon candidat, mieux connu sous le nom de levure de bière, qui transforme le jus de raisin en vin, la purée de céréales en bière et la pâte en pain. Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont manipulé le génome de la levure afin de produire des hormones tel que l’insuline et des médicaments comme les opioïdes. Aujourd’hui, il produit des cannabinoïdes.

Les chercheurs dirigés par Jay Keasling, professeur de génie chimique et de bio-ingénierie à l’Université de Californie à Berkeley, ont manipulé des levures de bière génétiquement modifiées pour produire deux des cannabinoïdes les plus courants, le tétrahydrocannabinol (THC) et le cannabidiol (CBD). Ils affirment que leur méthode pourrait également
générer des micro-organismes capables de produire d’autres cannabinoïdes d’origine naturelle ainsi que des variétés toutes nouvelles. Certains cannabinoïdes peuvent être utilisés pour traiter divers troubles, mais il faut plus de recherche pour distinguer le battage médiatique de la réalité médicale.

Cette technique n’est pas nouvelle : la levure génétiquement modifiée a déjà été employé pour fabriquer du houblon afin de donner la saveur de la bière, des blancs d’œufs synthétiques, et même des produits chimiques pour aromatiser le chocolat.

Expérience

Dans la nouvelle étude publiée mercredi dans Nature, les scientifiques ont transféré dans la levure des séquences génétiques connues qui contrôlent les voies métaboliques des plantes de chanvre. Les micro-organismes qui en résultent peuvent transformer un sucre appelé galactose en produits chimiques intermédiaires et utiliser ces produits chimiques pour synthétiser l’acide cannabigérolique (CBGa), le cannabinoïde mère qui peut se transformer en plusieurs autres composés. Enfin, chaque souche de levure transforme CBGa en un cannabinoïde différent.

“La levure qui produit du THC est différente de la levure qui produit du CBD, mais elles ne diffèrent que par un seul gène – et c’est ce dernier gène qui transforme le CBGa en CBD ou THC “, explique M. Keasling. “La beauté de cette technologie, c’est qu’on peut les échanger contre un cannabinoïde rare.”

Les chercheurs ont utilisé une technique appelée “biologie synthétique” pour identifier une enzyme appelée CsPT4. Avec cette enzyme et sur la base de l’analyse de l’ADN de la plante de cannabis, ils produiront les composants du cannabis.

Dans ce cas, l’équipe a donné à sa levure un gène dérivé du cannabis qui contient des instructions pour la production d’acide olivetolique, un composé précurseur du THC ou de la CBD. Ils leur ont également donné des gènes de cannabis qui créeraient les enzymes qui pourraient transformer l’acide ololéique en THC et CBD. Ainsi, en plus d’un régime régulier à base de galactose, la levure avait tout ce qu’il fallait pour répondre aux exigences de l’équipe.

“Ensemble, écrit l’équipe, ces résultats jettent les bases de la production à grande échelle de cannabinoïdes naturels et synthétiques, qui pourraient améliorer la recherche pharmacologique sur ces composés.

Le cannabis contient plus de 100 cannabinoïdes différents, mais la plupart d’entre eux sont à des concentrations beaucoup plus faibles que le CBD et le THC, certain sont même inconnu. Comme les plantes produisent de très petites quantités de substances plus rares, elles sont plus coûteuses à produire. Même lorsque les chercheurs réussissent à les extraire, les composés sont souvent contaminés par des traces de leurs cousins les plus communs. La levure pourrait produire des versions plus pures de ces cannabinoïdes, ce qui porterait le prix des variétés rares au même niveau que les plus populaires. “C’est une plateforme pour produire tous les cannabinoïdes que l’on pense actuellement exister dans le cannabis ainsi que tous ceux qui ne sont pas naturels et que l’on ne trouve dans aucun organisme “, dit Keasling. Qu’est-ce qui rend certains de ces “contre-nature” ? Normalement, les plantes de chanvre incorporent un produit chimique appelé acide hexanoïque (que les humains utilisent comme additif alimentaire bon marché) dans les cannabinoïdes. Lorsque l’équipe de Keasling a ajouté différents produits chimiques au régime sucré de la levure, les microbes génétiquement modifiés ont incorporé ces substances au lieu de l’acide hexanoïque, ce qui a donné de nouveaux composés jamais vus auparavant.

METTRE LES CANNABINOÏDES À L’ÉPREUVE

Pour découvrir les applications médicales potentielles, il faudra beaucoup plus de recherche – et les scientifiques sont déjà occupés à étudier les effets des cannabinoïdes les plus célèbres.

Pour trouver les vraies applications des composés, les chercheurs doivent tester comment les cannabinoïdes affectent les humains. C’est un problème que cette nouvelle méthode de biosynthèse ne résoudra peut-être pas. “Peu importe si le CBD ou les cannabinoïdes proviennent d’une plante ou s’ils sont fabriqués synthétiquement ou s’ils proviennent de levure. Si le produit final est toujours une substance interdite, il n’augmente pas l’accessibilité “, dit Yasmin Hurd, directeur de l’Institut de toxicomanie de l’Icahn School of Medicine de Mount Sinai à New York, qui n’a pas participé à cette nouvelle étude.

M. Keasling convient que, malgré l’assouplissement des lois des États, les restrictions fédérales sur les tests de dépistage du cannabis rendent la recherche difficile – ” et il n’y a aucun moyen de contourner ce problème tant que la loi ne sera pas modifiée “, dit-il. “Mais cette méthode peut fournir certains de ces cannabinoïdes très rares que vous ne pourriez jamais extraire du cannabis, parce qu’ils sont produits en si petites quantités. Et qui sait, l’un d’entre eux pourrait être meilleur que CBD ou THC.”

UNE INDUSTRIE EN CROISSANCE

Qu’ils contribuent ou non à la recherche, les cannabinoïdes de levure auront certainement un impact commercial. Keasling estime que sa méthode pourrait produire des cannabinoïdes à un coût égal ou inférieur à celui de la production agricole de marijuana. Il a fondé la société Demetrix pour licencier sa nouvelle technologie de Berkeley et développer la production commerciale de cannabinoïdes. Et il a beaucoup de concurrence. L’an dernier, les start-ups de biotechnologie Librede et Gingko Bioworks ont annoncé, respectivement, un brevet pour la production de CBD à partir de levure et un partenariat de plusieurs millions de dollars avec la société de cannabis Cronos Group. Jeff Ubersax, PDG de Demetrix, estime qu’environ 15 à 20 autres entreprises se font concurrence pour transformer les cellules de levure en petites usines de cannabinoïdes.

Le but de cette étude était de trouver comment produire des cannabinoïdes “indépendamment de la culture du cannabis” ; en d’autres termes, de récolter les bénéfices sans avoir besoin de la plante. Il y a un gros avantage à le faire : Les cannabinoïdes actuellement utilisés pour les médicaments d’ordonnance comme l’Epidiolex, sont dérivés directement de la plante, où ils n’existent pas réellement en très fortes concentrations. Si le même composé peut être produit artificiellement, il sera beaucoup plus facile de le mettre à l’échelle pour fabriquer des médicaments sur ordonnance.

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