Embed Size (px)
Citation preview
La technologie des « plantes à traire » pour la valorisation des plantes rares
29 mars 2017
Paul Hannewald, Frédéric Bourgaud, Jean-Paul Fèvre
Les plantes comme source d’actifs
Une biodiversité unique
Richesse immense, méconnue et peu exploitéeEnviron 400 000 espèces dans le monde*Biodiversité végétale concentrée dans les zones équatoriales
Les plantes sont déjà largement utilisées
Nombreux usages traditionnelsActifs en pharmacie, en cosmétiqueLa racine des plantes est une partie très utilisée dans les médecines traditionnelles (1/4 des remèdes traditionnels de l’Est Asiatique)
2
(BGCI, Botanic Gardens conservatory international, 2008)
Partie de plante utilisée dans le traitement de diverses pathologies au Pakistan
(Kayani S et al., 2015, J.
Ethnopharm., 164, 186-202)
Les principes actifs végétaux
Métabolites secondaires : composés non nécessaires à la croissance des plantes, mais
nécessaires à leur survie
3
terpenoïdesalcaloïdes
scopolamine
Adapted from J. Kabera et al., J Pharm. Pharmacology (2014)
taxanes
RhizobiaGenisteine
Lico isoflavone B
Germination et colonisation
pour les champignons
mycorrhiziens
PisatineAntifongique
Kaempferol
Adapted from Sugiyama & Yazaki, Plant Biotech, 2014; 31: 431-443
Iso schaftoside
Allelopathie
Induction de Gènes Nod
Catechine
Bacteriostatique
Esculetine
Absorption du fer dans
les sols basiques
antiherbivore
antiherbivore
phénols
antiherbivore
Une synthèse inductible ?
4
Le Bot et al., J Exp Bot, 2009
Découpler la croissance et la synthèse en
métabolites secondaires
Le Bot et al., J Exp Bot 2009
chlorogenic acid
Kaempferol-rutinoside
Rutin
L’effet de la nutrition
Une synthèse inductible ?
5
Stress abiotique
Expression Relative c2’h orfVialart et al., Plant J 2012
Stress biotique
Présence de pathogène (eliciteur) (Pmg)
Karamat et al., Plant J 2014
cyp71AJ
OH O
OH
OH O
OH
OH OOOH
C2’H spontanée
Jouer avec les stress Biotiques et
abiotiques
L’effet des stress
Le challenge de la production !
6
Produire beaucoup
de racines
Allumer les voies
de synthèse
Rdt PA = Génétique x Biomasse x Concentration
Contrôler les stress biotiques (élicitation)Contrôler les stress abiotiques (environnement)Contrôler les intéractions entre les stress
Trouver la bonne
espèce végétale
Contrôler la culture (parcours cultural, nutrition et environnement)
Connaissances humainesAccéder à la biodiversitéIdentifier les Principes actifs Suivre les règles (Nagoya)
Rationaliser la production par une approche globale !
7
PA = Génétique x Biomasse x Concentration
Identifier la meilleure espèce pour produire les Principes Actifs
Usages traditionnels & bibliographie
Majorité des espèces végétales concentré
sous les tropiques
Accéder à la biodiversité
Respecter la règlementation (Nagoya…)
Création d’une filiale en 2015 sur l’île de la Réunion avec des installations dédiées
Identifier les principes actifs (connus ou nouveaux !)
Phytochimie et équipements analytique (base de données dédiées)
Bibliothèque d’extraits
Moyens d’identification (PAT Target Binding® fractionnement Bioguidé)
8
Technologie des bioréacteurs de cellules végétales
Des succès (Taxol® BMS-Phyton) mais d’une portée limitée
Croissance en champ Récolte (destructif) Séchage Broyage Extraction
Méthode traditionnelle d’extraction du végétal :
Type Facile Caractère Contrôlé Autotrophe Stérile Rendement Coût
Traditionnel Oui Destructif Non Oui Non Moyen Faible
Réacteur Non Destructif Oui Non Oui Important Important
Idéal ? Oui Non
destructif
Oui Oui Non Très
important
Contenu
Proposer une alternative « idéale » aux modes de production déjà disponibles
PA = Génétique x Biomasse x Concentration
La technologie des plantes à traire… de l’idée aux premiers essais
9
0%
25%
50%
75%
100%
root stem leaf fruit
fura
no
co
um
ari
ns %
Compartment
psoralen xanthotoxin isopimpinellin bergapten
O O O
OCH3
OCH3
O O O
OCH3
O O O O O O
OCH3
Ruta graveolens
Milesi et al., Plant Sci. 161 (2001) 189-199
Spécifique aux racines
Travaux en culture hors sol0%
25%
50%
75%
100%
root stem leaf fruit
fura
no
co
um
ari
ns %
Compartment
psoralen xanthotoxin isopimpinellin bergapten
O O O
OCH3
OCH3
O O O
OCH3
O O O O O O
OCH3
Plants âgés de 6 mois: 3,8 mg (+/- 1,7 mg) de furanocoumarinesexsudés par les racines dans le milieu de culture en 24h
Compartiment racinaire intéressant
Récupération possible
sans destruction des
plantes
Plants âgés de 2 mois: 0,7 mg (+/- 0,17 mg) d’alcaloïdes tropaniques exsudés par les racines dans le milieu de culture en 24h
Datura innoxiaRuta graveolens
10
La technologie des plantes à traire… de l’idée aux premiers essais
Alcaloïdes tropaniques de Datura innoxia
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Alc
alo
ïde
s p
ar
pla
nte
(m
g/p
lan
t)
Alcaloïdes dans le milieu (mg)
Alcaloïdes dans la plante (mg)
Rendements potentiels très importants par exsudation non
destructive de plantes cultivées et stimulées hors sol
= PAT Plantes à traire®
Gontier et al., Plant Sci. 163 (2002) 723-732
PAT Plantes à traire® : Une plateforme innovante de production d’actifs
PAT plantes à traire®
Choix des espèces
Approvisionnement
1
2
Culture hors sol en serre
Exploitation racinaire 3
4
Exsudation racinaire de plantes vivantes
5
Finalisation
6
Retour en culture pour prochains cycles de
production (entre 3 et 8 par an)
7
“PAT plantes à traire®” INPL - INRA - licence exclusive mondialeBrevet WO0133942
Sécurisation complète des premières graines jusqu’au produit fini, sur un même site
Des outils industriels exclusifs
Biodiversité végétale
12
Accès aux racines
Production industrielle
Biodiversité
Procédé de récolte
13
0
2
4
6
8
10
12
récolte traditionnelle* récolte après
optimisation
PAT
Rendement en flavonoïdes prenylés (g/m²/an)
Flavonoides prenylés et dérivés
0,02
5
10,2
X 220
X 2
X 440
* valeur théorique car non directement accessibles dans ces modes de culture
Par élicitation
Dans ces conditions de rendement
1000m² de production = 44 ha en champ !
PAT plantes à traire®: Exemples de rendements
PAT plantes à traire®: Exemples de rendements
14
* valeur théorique car non directement accessibles dans ces modes de culture
Dans ces conditions de rendement
1000m² de production = 7500m² en champ !Scopolamine et apparentés
Datura innoxia
par ajout de précurseurs phenylalanine et ornithine
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
récolte traditionnelle* récolte après optimisation PAT
Rendement en alcaloïdes (g/m²/an)
x2,5
x3x7,5
0,06
0,45
0,15
PAT plantes à traire®: Exemples de rendements
15
* valeur théorique car non directement accessibles dans ces modes de culture
Dans ces conditions de rendement :
1000m² de production = 30 ha en champ !Acide chlorogénique et dérivés
par stress nutritif
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
récolte traditionnelle* récolte après optimisation PAT
Rendement en acide caféique (g/m²/an)
0,01
0,6
3
X 300
X 5
X 60
Révolutionner l’exploitation des ressources végétales
16
Approches de biotechnologies végétales développées par PAT
- Respectueux de l’environnement
- Extraction non destructrice
- Montée en échelle aisée
Donner accès à l’inaccessible !
Rdt PA = Génétique x Biomasse x Concentration
Beaucoup de diversité
génétique, incluant des
plantes rares
Capacités de découverte
PAT Target Binding®
Environnement
totalement maîtrisé
Compartiment racinaire
riche et accessible
Stimulation pour révéler
le potentiel synthétique
des plantes
Conclusion : comment faire du lait ?
Élevage de la vache en conditions favorables
Abattage Séchage Broyage Extraction
L’absurdité serait d’extraire le lait selon le procédé traditionnel des plantes :
Les agriculteurs ont depuis longtemps développé une approche efficace
Élevage de la vache en conditions favorables
Traite de la vache pour récupérer le produit, sans tuer la vache
Conclusion : repenser l’extraction végétale !
Croissance et stimulation de la plante en conditions favorables
Traite des racines et extraction sans destruction du végétal
C’est maintenant au tour des moléculteurs de repenser l’extraction végétale :
Méthode traditionnelle d’extraction du végétal :
Croissance en champ Récolte (destructif) Séchage Broyage Extraction
La société PAT en bref…
Créé en 2005 par Jean-Paul Fèvre et 2 chercheurs de l’INRA-Université de Lorraine
Spécialiste de l’identification, de l’optimisation et de la production de biomolécules rares à partir des végétaux
Des technologies matures, brevetées et écologiques, sur des marchés à haute valeur ajoutée
Des contrats déjà signés avec des groupes prestigieux, 3 actifs déjà commercialisés au niveau mondial depuis 2013
Un pipeline de 29 principes actifs en cours de développement dont 2 en pré-clinique (anti-inflammatoire et Alzheimer)
Un fort potentiel de croissance sur les marchés de la cosmétique, pharmacie et agrochimie verte
Côtée sur Euronext (ALPAT)
19
Récompensée pour ses innovations et sa croissance
Acteur dans plusieurs projets collaboratifs d’envergure (consortiums public-privé d’excellence)
Une équipe de 45 personnes en croissance (dont la moitié en recherche)
Installations industrielles fonctionnelles et extensibles (4 ha de serre aéroponiques)
Activités certifiées ISO 9001 depuis 2015 (ISO 14001 en cours)
Des filiales complémentaires (accès à la biodiversité, tests
in vitro et pigments naturels)
La société PAT en bref…
20
Merci de votre attention
Plant Advanced Technologies PAT SA
13 rue du Bois de la Champelle54500 Vandœuvre-lès-NancyFrance
