Des chercheurs brésiliens ont préparé des formes modifiées des alcaloïdes produits par Uncaria guianensis , une vigne ligneuse originaire de la forêt amazonienne.

U. guianensis est une plante médicinale communément appelée griffe de chat. Les versions naturelles des alcaloïdes sont largement utilisées pour lutter contre les tumeurs et l'inflammation, et ils peuvent aider à moduler le système immunitaire. Les scientifiques ont cherché à concevoir des produits chimiques thérapeutiquement plus puissants.

L'étude a été soutenue par la São Paulo Research Foundation—FAPESP et menée par des chercheurs affiliés à l'Université de Ribeirão Preto (UNAERP) et à l'Université fédérale de São Carlos (UFSCar), tous deux dans l'État de São Paulo. Les résultats sont publiés dans Rapports scientifiques .

Alcaloïdes, qui sont des composés organiques produits par des plantes ou des micro-organismes, ont longtemps été utilisés en médecine. Un exemple est la morphine, qui est extrait du pavot à opium ( Papaver somniferum ).

Des études récentes ont montré que des modifications mineures de la structure chimique de certains alcaloïdes peuvent améliorer leurs effets thérapeutiques. Fluorovinblastine, par exemple, résulte de l'ajout de fluor à la structure chimique de la vinblastine, un alcaloïde naturel produit par la pervenche rose ( Catharanthus roseus ).

Des chercheurs américains ont démontré que l'activité anti-tumorale de la fluorovinblastine est 30 fois plus puissante que celle du composé naturel.

« Lorsque nous avons comparé la structure de la vinblastine et des alcaloïdes de U. guianensis , nous avons trouvé des voies de biosynthèse très similaires. L'une des modifications que nous avons apportées était donc similaire :nous avons substitué un atome de fluor à un hydrogène dans le cycle aromatique [une petite partie de la structure de la molécule], " a déclaré Adriana Aparecida Lopes, professeur à l'Unité de biotechnologie de l'UNAERP et premier auteur de l'article.

Le résultat de cette petite modification était un nouvel alcaloïde appelé 6-fluoro-isomitraphylline, qui a trois hydrogènes aromatiques et un fluor au lieu des quatre hydrogènes aromatiques de l'alcaloïde naturel. Les chercheurs ont également produit un analogue appelé 7-méthyl-isomitraphylline en substituant un groupe méthyle à un hydrogène aromatique.

La recherche a été soutenue par la FAPESP via une subvention de jeune chercheur et une subvention de recherche régulière dans le cadre du programme Chercheurs en collaboration internationale de São Paulo.

Un projet poursuivant la recherche vient d'être sélectionné dans un appel à projets lancé conjointement par la FAPESP; le Conseil national des organismes de financement de l'État (CONFAP); le Conseil National du Développement Scientifique et Technologique (CNPq, une agence du gouvernement brésilien); et le Conseil européen de la recherche (CER).

Le nouveau projet sera mené en collaboration avec Sarah O;Connor, Directeur de l'Institut Max Planck d'écologie chimique en Allemagne.

Plantes de laboratoire

Des modifications ont été apportées aux alcaloïdes en utilisant U. guianensis ses propres voies métaboliques. Des plantules (jeunes plants) d'une hauteur maximale de 15 cm ont été cultivées en laboratoire et ont été nourries avec de l'eau et des nutriments. Des précurseurs des alcaloïdes naturels avec de petites modifications de leurs structures ont été ajoutés à ce milieu liquide.

"Ce protocole est appelé biosynthèse dirigée par précurseur, " expliqua Lopes. " La synthèse est faite par la plante. Je lui fournis une clé intermédiaire analogue [précurseur], qui est capturé et inséré dans sa voie métabolique, former un nouvel alcaloïde. C'est de la 'chimie verte, " totalement exempt de solvants ou de réactifs, et utilise un système de plantules in vitro.

Les plantes ont été cultivées pendant 30 jours puis extraites. Les extraits ont été soumis à différents types de chromatographie liquide et de spectrométrie de masse pour identifier les substances présentes dans l'extrait en fonction de leurs ions correspondants. Suite à cette caractérisation, des procédés chimiques (chromatographiques) ont été utilisés pour isoler les analogues alcaloïdes.

Les deux nouveaux analogues alcaloïdes modifiés avec des groupes fluor et méthyle ont été analysés par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) pour confirmer leur structure chimique.

En utilisant cette méthode, environ un à deux milligrammes des nouveaux alcaloïdes ont été obtenus. Les prochaines étapes consisteront à augmenter le rendement. Faire cela, il faudra faire taire la production des alcaloïdes naturels par la plante, car les chercheurs souhaitent que la plante ne produise que la version fluorée dans leur laboratoire.

"Il va falloir faire taire l'enzyme TDC, qui est présent dans le métabolisme de la plante et convertit l'acide aminé tryptophane en tryptamine. La plante cessera de produire de la tryptamine naturelle et ne produira que la version modifiée, ", a déclaré Lopes.

L'équipe s'attend à ce que l'efficacité thérapeutique des nouveaux composés obtenus à partir de U. guianensis utilisant la biosynthèse dirigée par précurseur pour être plus puissant que ceux produits naturellement par la plante.