L'usage du tabac remonte à des milliers d'années, bien que la nicotine ait été extraite en premier. à partir de plants de tabac seulement à la fin des années 1820.
Aujourd'hui, 200 ans plus tard, les scientifiques ont enfin percé le mystère de la production des molécules de nicotine par la plante de tabac.
Cette découverte pourrait modifier la production de produits du tabac ou l'utilisation de variétés de tabac, une pratique connue sous le nom de « culture moléculaire des plantes ».
Les scientifiques modifient génétiquement les plants de tabac pour produire des composés thérapeutiques et même des vaccins, mais la nicotine pose problème : elle crée une forte dépendance.
Comprendre le processus de production de la nicotine pourrait permettre aux chercheurs de développer des moyens d'empêcher sa production dans les plantes.
« Il s'agit d'un moment important en sciences végétales et en biochimie, car nous avons enfin la réponse que nous cherchions depuis plus de 200 ans », déclare le biologiste Benjamin Lichman de l'Université de York.
Dans leur nouvelle étude, Lihman et ses collègues de l'Université de Copenhague, au Danemark, ont identifié des gènes et des enzymes qui contribuent à la production de nicotine.
« Grâce à ces nouvelles connaissances, nous pouvons extraire ou réutiliser la nicotine naturellement produite par la plante et créer des outils biotechnologiques plus avancés », explique Lichman.
« L’avenir offre également des perspectives passionnantes pour adapter le système nicotinique du tabac afin de créer des composés pharmaceutiques utiles. ».
Cette découverte a été faite par des chercheurs du Royaume-Uni et du Danemark (Université de York).
Lors de l'analyse génétique du tabac ( Nicotiana tabacum Des chercheurs ont identifié des gènes situés à proximité les uns des autres dans l'ADN du tabac qui sont activés en même temps que des gènes déjà connus pour jouer un rôle dans la production de nicotine.
Ils ont ensuite isolé les enzymes produites par ces gènes.
Aussi bien dans des tubes à essai que dans des plantes vivantes, les chercheurs ont démontré que ces enzymes se combinent pour former de la nicotine.
Il s'avère que ces enzymes fonctionnent selon un processus ingénieux qui explique en partie pourquoi elles sont restées cachées si longtemps.
Au départ, une molécule de glucose se fixe aux éléments constitutifs de la nicotine, les transformant en l'état réactif nécessaire à la synthèse de cette dernière. Cette même molécule est ensuite clivée une fois le processus terminé ; ainsi, le sucre remplit sa fonction essentielle puis disparaît.
Les produits du tabac cultivés localement sont utilisés par l'homme depuis plus de 10 000 ans. (Ken Hammond/Département de l'Agriculture des États-Unis/Domaine public)
Les chercheurs ont également identifié deux enzymes, NaGR et NicGS, qui contribuent à l'assemblage de la molécule de nicotine à partir de ses précurseurs. Ces précurseurs sont un acide aminé impliqué dans la synthèse des protéines et un composé apparenté aux vitamines.
« C’est passionnant parce que c’est vraiment… » application pratique» », dit Lichman.
«Un proche parent du tabac, Nicotiana benthamiana , « Elle est déjà utilisée dans l»» agriculture moléculaire » pour produire des médicaments et des vaccins qui sauvent des vies. ».
« Cela ouvre de nouvelles possibilités pour utiliser les plants de tabac à bon escient : non pas dans les cigarettes, mais dans les médicaments et autres produits précieux. ».
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Une autre étude récemment publiée confirme ces résultats : la nicotine est formée à partir du glucose par une chaîne d’enzymes, après quoi le glucose est éliminé.
Les chercheurs affirment que c'est cette disparition complète, ainsi que la manière inhabituelle dont le glucose est utilisé dans ce cas par rapport à d'autres processus végétaux, qui a rendu le processus de production de nicotine si difficile à cerner pendant si longtemps.
Certaines questions subsistent quant à la production de nicotine dans le tabac, mais les étapes de base et les composants clés ont été identifiés.
Les chercheurs suggèrent que ce procédé pourrait être modifié pour produire différents produits chimiques et du tabac à faible teneur en nicotine ; cependant, les tentatives précédentes ont abouti à une croissance ralentie des plantes.
Voir aussi : Les plantes ont cessé de prospérer lorsque la Terre s’est réchauffée il y a 56 millions d’années.
Au final, ces chercheurs ont non seulement résolu un mystère vieux de 200 ans, mais ont également jeté les bases de techniques de bio-ingénierie plus sophistiquées et précises.
« Les plants de tabac peuvent être utilisés en biotechnologie comme base pour la production de vaccins ou d'autres produits pharmaceutiques, mais leur inconvénient est la présence de nicotine, qui contamine les produits et nécessite un traitement pour l'éliminer », explique Lichman.
Les résultats de l'étude ont été publiés dans revue Nature Communications .
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