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Importante découverte de deux gènes du pavot

Du pavot génétiquement modifié…sans morphine


Découverte du métabolisme de biosynthèse de la morphine
Du pavot génétiquement modifié…sans morphine

// Par : Marianne Falardeau

La culture du pavot à opium ( ou papaver somniferum ) se fait depuis des milliers d’années, principalement pour la récolte du latex s’écoulant de la plante et reconnu pour ses effets sédatifs et analgésiques. Cette substance laiteuse comprend divers alcaloïdes, les principaux étant la morphine, la codéine et la thébaïne. L’élaboration de nombreux palliatifs se fait donc à partir des composés extraits du pavot somnifère.

Le plus fréquemment, on ne connaît l’opium que pour ses effets psychotropes et le commerce illégal qui en résulte. Ces effets ont donc énormément intéressé. Si bien que, désormais, l’héroïne produite à partir de la morphine fait des ravages à travers le monde. Les scientifiques ont tenté de comprendre les processus biochimiques liés à l’opium, mais les enzymes clés demeuraient introuvables.

Des chercheurs de l’Université de Calgary viennet de permettre une avancée importante avec la découverte des deux enzymes responsables de la transformation de la thébaïne en morphine : la thébaïne 6-oxyde-déméthylase ( T6ODM ) et la codéine oxyde-déméthylase ( CODM ). Avant de trouver ces enzymes, ils ont dû d’abord recenser et examiner les 23 000 gènes des variétés différentes du pavot somnifère pour finalement identifier celui qui code pour la CODM. Par la suite, ils ont trouvé un gène homologue à la codéine oxyde-déméthylase, mais codant pour sa part la thébaïne 6-oxyde-déméthylase. En désactivant génétiquement soit un des deux enzymes, soit les deux à la fois, les chercheurs ont pu développer différentes variétés de pavot qui ne synthétisent par exemple que de la codéine ou de la thébaïne au lieu d’accumuler de la morphine. Une variété de pavot somnifère ne produisant que de la thébaïne – le top1 – était cultivée en Australie depuis quelques années, malgré le fait que les explications biochimiques demeuraient incomplètes jusqu’à ce jour.

Une production très en demande

Les chercheurs de l’Université de Calgary indiquent que la production de pavot qui ne synthétise qu’une substance est très recherchée comparativement aux variétés traditionnelles, ce qui permet de supposer le potentiel commercial de leur découverte. Ils admettent même que le développement d’une variété de pavot qui n’accumulerait que de la codéine pourrait nuire au marché de l’héroïne. La découverte a donc été brevetée, ce qui implique que la méthodologie n’est pas rendue publique. Les producteurs d’héroïne ne pourront donc pas reproduire l’expérience, à moins que le brevet ne soit levé.

L’innovation la plus prometteuse révélée par la recherche repose sans doute sur la possibilité de produire des alcaloïdes sans avoir recours à l’agriculture conventionnelle, en utilisant de la levure ou grâce à des bactéries reproduisant synthétiquement la voie métabolique. Le spécialiste en enzymologie à l’Université Laval, Michel Guertin, souligne que dans une telle production, il est possible d’utiliser des milliards de cellules, et que le rendement est donc très avantageux. D’autant plus que cette technique est peu coûteuse comparativement à la production agricole. Les chercheurs de l’Université de Calgary ont donc visiblement fait une découverte majeure qui entraînera certainements d’intéressantes retombées et des changements radicaux dans la production de médicaments dérivés d’opiacés.

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Succincte traduction d’un article du Guardian, publié le 15 mars 2010

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Les scientifiques ont identifié deux gènes dans le pavot utilisés
pour fabriquer de la codéine et de la morphine, deux des analgésiques les plus importants de l’arsenal médical.

Cette découverte ouvre la porte à d’autres façons de produire ces médicaments
sans avoir recours à de vastes cultures agricoles de la fleur de pavot. Un des espoirs soulevés serait de transférer les gènes dans des microbes, qui pourraient être cultivées dans des cuves, afin de fournir d’énormes quantités de ces substances, à un coût bien moindre que la culture et la transformation des plantes.

Les chercheurs ont déclaré que ces découvertes pourraient mener à la création de souches de pavot à opium qui ne produiraient pas de morphine, qui comme l’héroïne est issue de la transformation chimique de l’opium en provenance de l’Afghanistan et des pays voisins où transitent ces productions illicites.

Pour répondre aux besoins estimés du NHS (National Health Service) en morphine (antalgique isolé en 1806), les Britanniques cultivent plus de 2.500 hectares de pavot à opium.
Depuis 2002, la variété de la fleur de pavot (Papaver somniferum) est exploitée commercialement au Royaume-Uni. Celle-ci diffère d’une espèce commune à fleurs rouges ne contenant pas de morphine.

Les compagnies pharmaceutiques extraient la drogue par transformation des bulbes incisés, produisant annuellement 100 tonnes de codéine
et de morphine. Certains médicaments (les pilules 27m) contenant de la codéine sont vendus en pharmacie, pour un marché des produits anti douleurs de plus de 500 millions de Livres Sterling.

Une équipe dirigée par Peter Facchini de l’Université de Calgary, au Canada,
a identifié ces deux gènes utilisés pour faire la codéine et la morphine. La conclusion de ces travaux vient d’être rapportée dans la revue Nature
Chemical Biology
,ce qui met fin à une quête de 50 ans.

« L’évolution de ces deux gènes dans une seule espèce végétale a eu un énorme impact sur l’humanité au cours des derniers millénaires", a déclaré
Facchini. "Notre découverte permet de tirer profit de cette immense pouvoir génétique unique."

[...]

Cela « permettra de récolter directement de la codéine de la plante et
d’empêcher la formation de morphine, ce qui ferait obstacle à l’a production illicite de l’héroïne », écrivent les scientifiques dans la revue.

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The Guardian (UK)
Monday 15 March 2010

Scientists identify opium poppy codeine and morphine genes

Discovery raises possibility of manufacturing painkillers more cheaply
using vats of microbes rather than fields of flowers

Ian Sample, science correspondent

Scientists have identified the two genes in opium poppies which are used
to make codeine and morphine, two of the most important painkillers in a
doctor’s armoury.

The discovery opens the door to alternative ways of making the drugs
which do not involve giving over vast areas of farmland to growing the
flowers. One hope is to transfer the genes into microbes, which could be
grown in vats and provide huge quantities of the drugs at a fraction of
the cost of farming and processing the plants.

Researchers said the findings could lead to the creation of strains of
opium poppies that cannot make morphine, the opiate chemical turned into
heroin and exported from Afghanistan and other countries for illicit use.

More than 2,500 hectares of British fields have been turned into opium
poppy farms to meet NHS demands for morphine, a potent painkiller that
was first isolated in 1806. The flower variety, Papaver somniferum, has
been grown commercially in the UK since 2002 and differs from the common
red flower, which does not contain morphine.

Pharmaceutical companies extract the drugs by processing seed pods
stripped from the flowers, producing an annual national yield of codeine
and morphine of 100 tonnes. Some 27m pills containing codeine are sold
over the counter every year in a painkiller market worth £500m.

A team led by Peter Facchini at the University of Calgary, in Canada,
identified the two genes used to make codeine and morphine from out of
23,000 in the opium poppy. The finding, reported in the journal Nature
Chemical Biology, ends a 50-year quest.

"The evolution of these two genes in a single plant species has had such
a huge impact on humanity over the past several thousand years," said
Facchini. "Our discovery allows this unique genetic power to be harnessed."

Microbes are already used by the medical industry to mass produce
synthetic insulin for diabetics and steroids for treating rheumatoid
arthritis.

Last year, Tasmania’s attorney-general, Lara Giddings, raised concerns
over the impact of opium poppy farms on wildlife. Farmers in the
country, the world’s largest producer of legal opium, reported that
wallabies had been hopping around in circles after eating the plants.

In 2008, the European Union’s drug agency warned that Britain faced a
heroin crisis following a record harvest of poppies in Afghanistan,
which accounts for 90% of the world’s illicit opium. By blocking one of
the genes, scientists said they could create a strain of poppies that
produce codeine but do not go on to convert this into morphine, the
source of heroin.

This would "allow the direct recovery of codeine from the plant and
prevent the formation of morphine, which would preclude the illicit
synthesis of heroin," the scientists write in the journal.

Voir en ligne : IMPACT CAMPUS

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