Les humains se tournent vers la plante de pavot pour se défoncer ou soulager la douleur depuis des milliers d'années. Et malgré tous nos autres progrès pharmaceutiques stupéfiants, notre dépendance à l'égard de l'usine n'a pas beaucoup changé; les coquelicots sont utilisés pour fabriquer deux des analgésiques les plus utilisés au monde, la morphine et la codéine, et la noscapine, un antitussif.
Mais comment la plante de pavot à opium (Papaver somniferum) obtenir ses propriétés analgésiques pour commencer?
Une équipe de chercheurs au Royaume-Uni, en Chine et en Australie étudie cette question depuis plusieurs années, examinant le génome du pavot à opium pour découvrir comment cette plante a développé ses propriétés thérapeutiques inhabituellement puissantes et utiles. Maintenant, une nouvelle étude, publiée aujourd'hui (30 août) dans la revue Science, détaille la majorité du génome du pavot à opium. L'étude met en évidence le moment et la manière dont les principaux gènes producteurs pharmaceutiques sont entrés en jeu.
La tâche a été difficile, grâce à l'abondance de matériel génétique de la plante qui contient plusieurs coupes répétées. Pourtant, reconstituer le génome a été utile pour suivre le développement du pavot à opium.
Le premier événement génétique important du pavot, selon les chercheurs, s'est produit il y a environ 110 millions d'années. C'est alors que le génome entier, ou du moins de très gros morceaux, s'est dupliqué. Ce n'est pas inhabituel pour les angiospermes, la catégorie des plantes à fleurs qui comprend les coquelicots. Mais la duplication peut être conséquente. Lorsque les organismes ont le double du matériel génétique, une moitié du génome est libre d'évoluer, tandis que l'autre moitié reste stable, a déclaré le co-auteur de l'étude Ian Graham, professeur de génétique biomédicale à l'Université de York au Royaume-Uni.
Dans le cas des coquelicots, ce matériel génétique supplémentaire a évolué d'une manière très importante, les chercheurs ont constaté: Il y a plus de 7,8 millions d'années, deux gènes se sont fusionnés et sont devenus le seul gène responsable de la production de morphine et de codéine du pavot. Ce «mégagène» code pour une enzyme qui convertit une molécule de pavot précurseur en composés qui finissent par devenir la codéine et la morphine. Sans cela, les coquelicots transformeraient simplement cette même molécule précurseur en noscapine composée, et les plantes ne seraient pas des analgésiques.
Pour Graham, c'est l'une des découvertes les plus importantes de leurs recherches. "C'est vraiment satisfaisant de savoir comment ce gène est apparu", a-t-il déclaré à Live Science.
Après cette fusion de gènes, le génome du pavot s'est répliqué à nouveau et a perdu quelques morceaux, selon l'étude. Mais le mégagène est crucial pour former des opiacés. Comme pour la plupart des gènes utiles, il y a de fortes chances que ce gène soit une mutation aléatoire qui se transmet sans cesse car il est utile à la plante. Les biologistes ne savent pas très bien pourquoi les coquelicots d'opium ont conservé leurs compétences en matière de production de morphine et de codéine, mais c'est probablement parce que les produits chimiques repoussent les herbivores affamés, a déclaré Graham.
Certains autres mystères du pavot restent également à résoudre. Par exemple, les autres enzymes impliquées dans la production de morphine et de codéine sont probablement apparues plus tôt que l'arrivée du mégagène il y a 7,8 millions d'années, bien que l'équipe de recherche ne sache pas exactement quand. (En d'autres termes, le mégagène n'est pas le seul acteur impliqué dans la production d'analgésiques chez les coquelicots.) Graham a déclaré qu'il espérait également étudier les génomes d'espèces végétales apparentées pour voir pourquoi certains d'entre eux fabriquaient ou non des stupéfiants.
Mais pour l'instant, déduire comment les coquelicots ont obtenu leurs qualités médicinales et à quoi ressemble le génome est suffisant pour aider l'industrie des analgésiques, a déclaré Graham. (Malgré l'abus d'opioïdes, il existe toujours un besoin d'analgésiques et de médicaments de soins palliatifs de qualité, a-t-il ajouté.) Même si les horticulteurs ont développé des souches hyper-spécifiques qui produisent principalement des opiacés ou de la noscapine, les producteurs de pavot à opium sont toujours à la recherche de moyens de produire plus durable et rentable, at-il dit.
Et comme toute autre culture, des modifications génétiques pourraient permettre aux coquelicots de produire plus d'agents pharmaceutiques, de croître plus rapidement ou de résister aux infections. "L'analyse du génome nous fournit une plate-forme pour faire tout cela plus efficacement", a déclaré Graham.
