Une équipe allemande-Austrian dirigée par l'Université de Friedrich Schiller Jena et Leibniz-Hki a pu démontrer biochimiquement pour la première fois que différents types de champignons produisent la même substance active altérant l'esprit, Psilocybin, de différentes manières.
Les champignons psilocybe et les champignons à capuchon en fibre du genre inocybe produisent cette substance, mais utilisent des enzymes et des séquences de réaction complètement différentes pour ce processus. Les résultats sont publiés dans Édition internationale d'Angewandte Chemie.
« Cela concerne la biosynthèse d'une molécule qui a une très longue histoire avec les humains, » Explique le professeur Dirk Hoffmeister, chef de la microbiologie pharmaceutique du groupe de recherche à l'Université Friedrich Schiller Jena et au Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology (Leibniz-Hki).
« Nous faisons référence à la psilocybine, une substance trouvée dans les soi-disant «champignons magiques», que notre corps convertit en psilocine – un composé qui peut profondément modifier la conscience. Cependant, la psilocybine déclenche non seulement des expériences psychédéliques, mais est également considérée comme un composé actif prometteur dans le traitement de la dépression résistante à la thérapie, » dit Hoffmeister.
Deux chemins, une molécule
L'étude, qui a été menée dans le groupe d'excellence « Équilibre du microverse, » montre pour la première fois que les champignons ont développé la capacité de produire de la psilocybine au moins deux fois indépendamment les uns des autres. Alors que les espèces de psilocybe utilisent une boîte à outils enzymatique connue à cette fin, les champignons à capuchon de fibre utilisent un arsenal biochimique complètement différent – et arrivent pourtant à la même molécule.
Cette constatation est considérée comme un exemple d'évolution convergente: différentes espèces ont développé indépendamment un trait similaire, mais les champignons magiques ont suivi leur chemin.
Recherche d'indices dans les génomes fongiques
Tim Schäfer, auteur principal de l'étude et chercheur doctoral dans l'équipe de Hoffmeister, explique, « C'était comme regarder deux ateliers différents, mais tous deux fournissent finalement le même produit. Dans les bouchons de fibres, nous avons trouvé un ensemble unique d'enzymes qui n'ont rien à voir avec ceux trouvés dans les champignons psilocybe. Néanmoins, ils catalysent tous les étapes nécessaires pour former de la psilocybine. »
Les chercheurs ont analysé les enzymes du laboratoire. Les modèles de protéines créés par le chimiste Innsbruck Bernhard Rupp ont confirmé que la séquence des réactions diffère considérablement de celle connue dans Psilocybe.
« Ici, la nature a en fait inventé le même composé actif deux fois, » dit Schäfer.
Cependant, pourquoi deux groupes de champignons de ces différents produisent le même composé actif reste incertain. « La vraie réponse est que nous ne savons pas, » met l'accent sur Hoffmeister. « La nature ne fait rien sans raison. Il doit donc y avoir un avantage pour les deux champignons à capuchon en fibre dans la forêt et les espèces de psilocybe sur du fumier ou du paillis en bois produisant cette molécule – nous ne savons tout simplement pas ce que c'est. »
« Une raison possible pourrait être que la psilocybine est destinée à dissuader les prédateurs. Même les plus petites blessures font que les champignons psilocybe deviennent bleus par une réaction en chaîne chimique, révélant les produits de rupture de la psilocybine. Peut-être que la molécule est un type de mécanisme de défense chimique, » dit Hoffmeister.
Plus d'outils pour la biotechnologie
Bien qu'il ne soit pas encore clair pourquoi différents champignons produisent finalement la même molécule, la découverte a néanmoins des implications pratiques.
« Maintenant que nous connaissons des enzymes supplémentaires, nous avons plus d'outils dans notre boîte à outils pour la production biotechnologique de psilocybine, » explique Hoffmeister.
Schäfer regarde également, déclarant, « Nous espérons que nos résultats contribueront à la production future de psilocybine pour les produits pharmaceutiques dans les bioréacteurs sans avoir besoin de synthèses chimiques complexes. »
Au Leibniz-Hki à Jena, l'équipe de Hoffmeister travaille en étroite collaboration avec l'usine de Bio Pilot, qui développe des processus de production de produits naturels tels que la psilocybine à une échelle de type industrie.
Dans le même temps, l'étude fournit des informations passionnantes sur la diversité des stratégies chimiques utilisées par les champignons et leurs interactions avec leur environnement.
