La biodécouverte marine à la recherche de nouveaux traitements
Des appels retentissants, comme l'initiative 10 x 20 de l'Infectious Diseases Society of America visant 10 nouveaux antibiotiques d'ici 2020, démontrent la nécessité de nouveaux médicaments. Des explorations récentes et les progrès en matière d'analyse ont démontré que des environnements extrêmes, dont on pensait qu'ils ne pouvaient accueillir la vie, constituent de riches habitats pour de nouvelles communautés bioactives. Mais si les profondeurs océaniques se révèlent prometteuses, la réalisation de nouveaux composés d'origine marine se heurte à un certain nombre d'obstacles. Il s'agit entre autres de problèmes d'accès (physique et juridique), de biologie (connaissances sur la génétique et l'isolement des composés) et d'exploitation (goulets d'étranglement du pipeline). Le projet PHARMASEA, financé par l'UE, a pu développer un processus fiable pour traiter les génomes microbiens marins à partir d'ensembles de souches détenus par des partenaires et de nouvelles souches collectées dans des environnements extrêmes (habitats profonds et froids, sources chaudes). Le projet a isolé des composés présentant des caractéristiques intéressantes pour une série de marchés dont celui de la santé, pour lequel l'équipe a développé des produits destinés à traiter les maladies infectieuses, inflammatoires et du système nerveux central. PHARMASEA a réussi à mettre au point des composés ayant des propriétés démontrables contre l'épilepsie et la maladie d'Alzheimer. Explorer les fosses océaniques pour trouver de nouveaux microorganismes La philosophie guidant PHARMASEA était simple: les environnements uniques et / ou extrêmes hébergent certainement de nouvelles espèces de microorganismes, qui sont issues de diverses voies évolutives. Le professeur Marcel Jaspars, coordinateur du projet, explique: «Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux grandes profondeurs et aux régions polaires car nous pensions que leur biodiversité unique est à l'origine de substances chimiques présentant une activité biologique exceptionnelle. Cette hypothèse s'est révélée exacte.» Ces environnements extrêmes ont été jusqu'ici très peu explorés et le premier problème de l'équipe a consisté à y accéder. Travaillant avec EUROFLEETS II, une initiative de collaboration sur les recherches marines financée par l'UE, et son navire PharmaDEEP, l'équipe a pu obtenir des échantillons à partir des profondeurs glacées de la fosse des îles Shetland du Sud en Antarctique. Au sujet du traitement de ces sédiments, le professeur Jaspars se souvient: «Nous avons utilisé des techniques de microbiologie pour isoler des souches uniques de microorganismes que nous avons ensuite cultivées dans des conditions particulières. Nous avons ensuite utilisé des techniques de séparation pour isoler les substances chimiques qu'elles produisent, et évalué leur diversité et leur caractère novateur en utilisant une approche sophistiquée exploitant une base de données développée au cours de PHARMASEA. Parallèlement, nous avons testé l'activité biologique des matériaux et évalué leur potentiel biosynthétique en explorant leur génome. Ceux qui s'avéraient prometteurs en matière de chimie, de bioactivité et de génétique ont été sélectionnés pour être isolés et subir une caractérisation structurelle.» Pour accélérer la découverte de nouvelles substances chimiques, l'équipe a utilisé la chimiométrie, l'exploration de données et l'élucidation des structures assistée par ordinateur. Elle a également utilisé les bases de données et les outils de déréplication de PHARMASEA pour identifier les composés connus, repérer des composés inconnus et accélérer le processus complexe de clarification de leur structure. Grâce à des essais innovants et à des comptages-criblages, l'équipe a aussi découvert des composés présentant de nouveaux mécanismes d'action. PHARMASEA est parvenu à produire cinq composés d'origine marine qui ont été administrés à des modèles animaux de maladies du système nerveux central. Deux composés non toxiques ayant des propriétés médicamenteuses, tirés d'une éponge marine, ont montré des résultats positifs dans un modèle de comportement de la maladie d'Alzheimer, dont une réduction de l'inflammation pouvant précéder la maladie. En utilisant un modèle de poisson-zèbre, trois composés qui ont débouché sur des essais sur les animaux pour le traitement de l'épilepsie ont également montré des propriétés médicamenteuses et une absence de toxicité. Deux de ces composés, provenant d'un champignon marin, ont réduit de façon importante les convulsions dans le modèle animal de référence pour l'épilepsie. Influencer les décisions politiques et améliorer les performances économiques Actuellement, l'équipe effectue d'autres tests sur les composés sélectionnés pour l'épilepsie, en vue de mener des essais cliniques sur l'homme. Pour le traitement de la maladie d'Alzheimer, l'équipe va breveter des analogues actifs et les développera grâce à un partenariat entre les États-Unis et l'UE. En conclusion, le professeur Jaspars déclare: «En termes de ce qu'on appelle 'l'économie bleue', nous avons montré que les matériaux tirés des profondeurs glacées des océans peuvent contenir des composés chimiques de grande valeur. Grâce à ces avancées interdisciplinaires, PHARMASEA contribue au savoir-faire technologique européen et à sa maîtrise dans le domaine.» Cependant, des solutions politiques sont nécessaires pour réduire les goulets d'étranglement freinant l'exploitation des biodécouvertes. Pour améliorer l'accès aux bioressources marines dans différents habitats et juridictions, tout en favorisant un partage équitable des avantages, PHARMASEA a collaboré avec divers décideurs des Nations-Unies, de l'UE et de blocs nationaux tels que l'Union africaine. En s'appuyant sur l'expertise en bonnes pratiques scientifiques acquise au cours du projet, PHARMASEA a pu présenter des options stratégiques au Comité préparatoire de la Conférence des Nations Unies sur l'utilisation durable de la biodiversité marine des zones situées au-delà des limites de la juridiction nationale.
Mots‑clés
PHARMASEA, bioressources, nouvelle médecine, environnements extrêmes, composés bioactifs, microorganismes, épilepsie, Alzheimer, microbiologie, exploration du génome, biodiversité marine, économie bleu, chimiométrie
