Les secrets cachés de la voie MEP montrent un nouveau chemin pour produire des isoprénoïdes
Les isoprénoïdes peuvent se trouver presque partout dans la nature et dans les produits industriels, elles constituent un élément essentiel d’une vaste série de produits, y compris les produits pharmaceutiques, les parfums et les biocombustibles. Malgré leur généralisation, les isoprénoïdes sont très difficiles à extraire des plantes, leur principale source naturelle. Les isoprénoïdes exploitables ne peuvent s’obtenir que par un processus de synthèse chimique très coûteux et néfaste pour l’environnement. Grâce au projet BioHelp, financé par l’UE, cela pourrait être sur le point de changer. BioHelp, lancé en 2014, s’est appuyé sur la découverte de la voie MEP, une voie métabolique complexe responsable de la production des blocs de construction universels utilisés pour produire tous les isoprénoïdes, au début des années 90. Le projet entendait dévoiler les mécanismes contrôlant chaque étape de cette voie chez les bactéries, en vue de permettre la création de bioraffineries qui produiraient des isoprénoïdes à l’échelle industrielle. «Avant BioHelp, la plupart des recherches étaient fondées sur des études in vitro ou menées de manière isolée du contexte de la voie complète et/ou de la cellule entière. C’est la première fois que la voie MEP est étudiée dans une perspective plus large pour obtenir des paramètres cinétiques in vivo applicables à l’ensemble de la voie», explique le Dr Jordi Pérez-Gil. Deux équipes ont participé à ce projet: Le Centre de recherche en génomique agricole (CRAG) en Espagne et l’Université du Queensland en Australie. Le projet était coordonné par le Dr Manuel Rodríguez-Concepción (CRAG). Les équipes ont combiné la production de plusieurs souches bactériennes, y compris des versions modifiées de la voie MEP, avec des techniques analytiques avancées. Le but consistait à les caractériser et à utiliser ces données utiles pour mettre en place une approche de modélisation in silico, adaptative et innovante. «La plupart des résultats sont encore à publier, mais nous avons notamment pu générer un modèle pour les cinq premières étapes de la voie MEP. Nous avons identifié de nouveaux mécanismes régulateurs qui contrôlent cette voie, caractérisé de nouvelles propriétés pertinentes de l’une des enzymes de la voie et présenté un tableau bien plus large sur sa régulation générale. Nous avons également mis en place les bases d’un système synthétique pour exporter des isoprénoïdes spécifiques (les caroténoïdes) à partir de bio-usines bactériennes. Ces dernières ouvrent de nouveaux chemins dans la recherche concernant les aspects fondamentaux du transport et de l’accumulation des caroténoïdes dans les plantes», explique le Dr Pérez-Gil. Sur le plan des antibiotiques, les équipes du projet se sont concentrées sur une nouvelle enzyme de la voie MEP qui est seulement présente chez quelques micro-organismes pathogènes. Cette recherche ouvre une nouvelle voie pour le développement d’antibiotiques, qui s’avère très nécessaire dans ce contexte où la résistance aux antibiotiques augmente. «Utiliser des antibiotiques spécifiques aux enzymes pourrait devenir une approche plus commune dans les prochaines années. Grâce à notre découverte, nous pourrions créer de nouveaux antibiotiques pour le traitement de maladies très prévalentes dans les pays du tiers monde. Nous pourrions établir une nouvelle génération d’antibiotiques qui seraient capables de cibler les pathogènes spécifiques qui abritent ces enzymes récemment découvertes, tout en évitant l’atteinte au microbiote bénéfique. Nous pourrions même traiter le Brucella abortus, un pathogène qui s’attaque aux vaches et qui cause des ravages économiques dans l’Union européenne», ajoute le Dr Pérez-Gil. Dans un avenir proche, le Dr Pérez-Gil espère que le projet contribuera à mettre en place un nouveau paradigme fondé sur la biotechnologie industrielle et il prévoit de continuer son travail à partir des résultats de BioHelp et d’autres avancées récentes dans ce domaine.
Mots‑clés
BioHelp, isoprénoïdes, voie MEP, résistance aux antibiotiques, antibiotiques, plantes
