Racine de Triptérygium wilfordii Celastrol est produit à partir de la racine de la plante médicinale traditionnelle Triptérygium wilfordii. Crédit : Nikolaj Hansen
Une plante médicinale traditionnelle chinoise a un énorme potentiel en tant que médicament pour perdre du poids. Cependant, en raison de la toxicité notoire de la plante, personne n’a encore réussi à l’exploiter efficacement. Des chercheurs de l’Université de Copenhague ont non seulement trouvé la formule pour la production synthétique du composé, mais ils ont même trouvé une recette simple et durable utilisant de la levure ordinaire comme ingrédient principal.
En Chine, on apprend aux enfants à éviter cette plante. La plante, la vigne du dieu du tonnerre (chinois : 雷公藤), qui en Chine a gagné le surnom de « Sept pas vers la mort », est si toxique qu’une personne risque la mort quelques pas seulement après l’avoir consommée.
Mais malgré son caractère mortel, la vigne du dieu du Tonnerre (Triptérygium wilfordii) cache également quelque chose de très bénéfique pour nous, les humains. Dans ses racines, la plante produit le composé célastrol, un agent chimique aux puissantes propriétés anti-obésité.
Des expériences utilisant des souris soumises à un régime riche en graisses ont montré que les souris ayant reçu du Celastrol ont pris 45 % de poids en moins que le groupe témoin. Des expériences avec des cellules humaines ont montré des effets similaires.
COMMENT AGIT LE MÉDICAMENT
Certaines personnes sont capables de manger beaucoup sans prendre de poids, car notre métabolisme sait quand nous mangeons beaucoup et sécrète certaines hormones qui nous font brûler plus de calories. L’une de ces hormones est la leptine.
Les personnes en surpoids deviennent résistantes à la leptine en raison d’une surproduction de l’hormone, ce qui entraîne une inflammation de l’hypothalamus. Le corps ne reçoit donc pas le signal. Celastrol resensibilise l’organisme à la leptine.
Cet effet est dû au fait que le Celastrol réactive la sensibilité de l’organisme à la leptine, une hormone à laquelle les personnes en surpoids deviennent résistantes. La leptine est l’une des hormones qui amènent le corps à brûler plus de calories et ainsi à réguler le poids.
Comment mettre la main sur la « bonne » substance sans la toxicité qui l’accompagne généralement ? Telle est la question.
« Pour des raisons évidentes, une personne ne peut pas simplement manger la plante et bénéficier du médicament. Alors que faisons-nous? Le problème avec l’extraction du célastrol de la source naturelle est qu’il est très difficile de le séparer des autres molécules toxiques dont regorge la plante. Jusqu’à présent, il n’existe aucune méthode efficace pour y parvenir », déclare Sotirios Kampranis, professeur au Département des sciences végétales et environnementales.
Yong Zhao et Sotirios Kampranis
Yong Zhao et Sotirios Kampranis avec du célastrol produit dans des cellules de levure Crédit : Yao-Tao Duan
La levure comme « mère porteuse »
En abordant le problème, l’équipe de recherche du Département des sciences végétales et environnementales a cherché à trouver un moyen de produire cette substance de manière biotechnologique. Dirigés par le professeur adjoint Yong Zhao, les chercheurs ont été les premiers à cartographier la voie avec les 15 étapes biochimiques que subit la plante lors de la formation du célastrol. Ces étapes sont essentielles à connaître afin de recréer la substance par biosynthèse.
VIGNE DE DIEU TONNERRE
La plante, la vigne du dieu du tonnerre, qui en latin est appelée Triptérygium wilfordii, est utilisé depuis des milliers d’années dans la médecine traditionnelle chinoise pour traiter la polyarthrite rhumatoïde et comme contraceptif.
La plante pousse dans les régions montagneuses du sud de la Chine, où elle est récoltée par les collectionneurs locaux. Ainsi, en plus d’être extrêmement toxique, il est également difficile à trouver.
« Le composé est extrait de la racine de la plante. Et la plante met au moins trois ans pour devenir suffisamment grande pour pouvoir être récoltée. Il faut donc sacrifier une plante entière pour acquérir le médicament. Ce n’est donc pas une solution tenable », souligne Sotirios Kampranis.
« Nous avons découvert comment la plante forme le celastrol en retraçant toutes les étapes du processus de fabrication. Cela signifie que nous pourrions prendre les gènes et les enzymes qui fabriquent la substance et les placer dans un autre organisme qui ne produit pas de substances toxiques. Et c’est ce que nous avons fait avec la levure », explique Yong Zhao.
Les chercheurs ont pu produire du célastrol synthétique dans un réservoir avec de la levure ordinaire utilisée comme organisme hôte au sein duquel la substance était produite.
« Imaginez, il vous suffit de nourrir la molécule de célastrol avec du sucre de table, et ce faisant, vous obtenez un composé qui est presque sous forme pure, sans les composés toxiques qui l’accompagnent autrement dans la nature. Le processus est simple et efficace : il ne faut qu’environ une semaine pour obtenir le produit final. Et cela se déroule sans les solvants ou catalyseurs toxiques généralement utilisés dans les synthèses chimiques. Je pense qu’il y a ici un énorme potentiel », déclare Sotirios Kampranis.
Celastrol isolé
Celastrol isolé produit par le laboratoire Kampranis. Celastrol est un métabolite complexe spécialisé dans les plantes de couleur rougeâtre. Crédit : Yong Zhao
La méthode la plus verte – et la seule –
Aujourd’hui, la plupart des produits pharmaceutiques sont créés par synthèse à partir de produits pétrochimiques à base de pétrole brut. Et les méthodes traditionnelles de développement de drogues synthétiques ne sont même pas une option, comme l’explique Yong Zhao :
« En raison de la complexité de la molécule de célastrol, il n’existe actuellement que des méthodes de synthèse chimique très inefficaces qui ne sont pas applicables à une production à grande échelle. Notre méthode n’est donc pas seulement une méthode verte, c’est aussi la seule véritable méthode qui existe.
Les chercheurs soulignent que la levure est largement utilisée dans l’industrie biotechnologique, où l’on trouve tout le savoir-faire et l’infrastructure nécessaires pour produire du celastrol à grande échelle.
« C’est précisément pourquoi nous avons choisi d’utiliser la levure comme organisme. Tandis que les universitaires développent la technologie, il est important qu’elle se présente sous une forme utile à l’industrie, où la technologie peut être développée davantage pour fabriquer des produits qui peuvent nous aider tous », déclare Sotirios Kampranis.
La prochaine étape consistera à étudier de plus près le potentiel du médicament dans le traitement de l’obésité chez l’homme. Les chercheurs émettent l’hypothèse qu’un traitement potentiel peut être effectué avec le Celastrol seul ou en combinaison avec d’autres thérapies.
« Par exemple, on peut imaginer un traitement où le Celastrol serait associé à d’autres médicaments anti-obésité pour obtenir un effet plus robuste. Parce que plus il y a de cibles dans le corps qui sont touchées, mieux c’est. En effet, on constate souvent un effet synergique lorsque plusieurs agents sont en jeu simultanément. Mais ici, bien sûr, l’industrie pharmaceutique doit prendre le relais », déclare Yong Zhao.
Les chercheurs à l’origine de l’étude sont : Yong Zhao, Nikolaj L. Hansen, Yao-Tao Duan, Meera Prasad, Mohammed S. Motawia, Birger L. Møller, Irini Pateraki, Dan Staerk, Søren Bak, Karel Miettinen et Sotirios C. Kampranis, tous issus du Département des sciences végétales et environnementales et du Département de conception de médicaments et de pharmacologie de l’Université de Copenhague.
L’Université de Copenhague a déposé une demande de brevet pour l’invention et est actuellement en pourparlers avec des partenaires potentiels sur la commercialisation de la méthode.
Le projet est soutenu par la Fondation Novo Nordisk.
