L’humanité fume du tabac depuis au moins 3 000 ans, et son usage en chique remonte même à 12 000 ans avant notre ère, à la fin de la dernière ère glaciaire. C’est une plante qui, depuis sa découverte à l’état sauvage par les premières sociétés de chasseurs-cueilleurs sur le continent américain a toujours oscillé entre le statut de végétal divin et celui de produit de consommation courante. La nicotine, sa substance psychoactive principale, elle, n’a été extraite que bien plus tard, en 1828, par les chimistes allemands Wilhelm Heinrich Posselt et Karl Ludwig Reimann.
Elle est aujourd’hui l’une des substances les plus consommées et les plus étudiées de la pharmacologie contemporaine, mais jusqu’à cette année encore, personne ne savait comment la plante elle-même (Nicotiana tabacum) la synthétisait. C’est grâce aux recherches de Benjamin Lichman, biologiste à l’Université de York, et ses collègues de l’Université de Copenhague que ce vide mécanistique a été comblé.
Leurs travaux, publiés le 18 mai dans la revue Nature Communications, identifient pour la première fois la nature des gènes et des enzymes responsables de la production de la nicotine par la plante. « C’est un grand moment pour la biologie végétale et la biochimie que d’avoir enfin la réponse que nous cherchions depuis plus de 200 ans », s’enthousiasme Lichman.
Le tabac, ce petit cachotier
La plante produit sa nicotine à partir de deux précurseurs : l’ornithine, un acide aminé (les briques de base des protéines), et la niacine, autrement appelée vitamine B3, dont la nicotine tire littéralement son nom. Pour que les deux molécules fusionnent et donnent naissance à la nicotine, il faut les « réveiller » en les forçant à réagir l’une avec l’autre. C’est une molécule de glucose qui les lie entre elles, le sucre que l’on retrouve à l’état naturel dans de nombreuses cellules vivantes et notre alimentation.
Il se fixe brièvement sur les précurseurs pour les activer, et disparaît ensuite de la réaction chimique sans laisser de résidu derrière lui. C’est pour cette raison que la biosynthèse de la nicotine était restée indétectable si longtemps : le principal acteur de la réaction disparaissait avant même d’être observable. Les enzymes qui la finalisaient étaient connus (baptisés NaGR, pour Nicotinic Acid Reductase et NicGS, pour Nicotine Glucoside Synthase), mais il manquait le maillon qui expliquait comment elle démarrait.
La plante maudite se reconvertit dans la médecine
Une découverte qui intéressera autant les biologistes que les grands laboratoires pharmaceutiques, puisque Nicotiana benthamiana, cousine proche du tabac, est déjà utilisée comme plateforme biologique pour produire des vaccins contre la grippe et des protéines thérapeutiques. Sa culture reste toutefois très coûteuse, car ses extraits contiennent toujours des traces de nicotine et nécessitent d’être purifiés avant toute utilisation médicale.
Ainsi, comprendre comment la plante synthétise la nicotine aidera à modifier son génome pour inhiber sa biosynthèse à la source sans nécessairement perturber la croissance des plants. Des lignées de Nicotiana benthamiana sans nicotine pourraient ainsi voir le jour, débarrassées du seul contaminant qui rendait leur exploitation pharmaceutique si onéreuse.
Selon les auteurs, il serait même possible de détourner la biosynthèse elle-même en modifiant les enzymes NaGR et NicGS pour qu’elles produisent, à la place de la nicotine, d’autres molécules d’intérêt pharmaceutique. Une reconversion pour le moins extrême pour une plante qui n’avait définitivement pas sa place dans notre pharmacopée. Elle pourrait bien, pour la première fois de son histoire, faire plus de bien que de mal : une rédemption un peu tardive, certes, mais désormais envisageable.
- Des chercheurs ont découvert comment la plante de tabac synthétise la nicotine, un mystère de 200 ans.
- La nicotine est produite à partir de l’ornithine et de la niacine, activées par une molécule de glucose.
- Cette avancée pourrait permettre de modifier le tabac pour concevoir des médicaments sans traces de nicotine.
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