Recherche de molécules anticancéreusesdans l’environnement marin :

De la biodiversité à la pharmacodiversité

L’exemple des microalgues marines

Dr Laurent Picot Equipe MABUMR CNRS 6250 LIENSsUNIVERSITE DE LA ROCHELLE

07/12/2010- La Rochelle

Quelle est l’origine des anticancéreux utilisés en clinique en 2010 ?

Extraction à partir de plantes terrestres

Ara-C Trabedectine 1963 (Yondelis™)

2007leucémieslymphomes sarcomes

Synthèse chimique + Pharmacomodulationde molécules naturelles

Extraction à partir d’organismes marins

Très grande majorité des médicamentssur le marché

Taxol

O O OH

H O

OH

OOO

O

O

OH

NH

O

O

Pourquoi rechercher des anticancéreux dans l’environnement marin ?

Communications (chimiques) entre individus d’une même espèce ou d'espèces différentes pour coloniser le biotope, se reproduire, se déplacer, se nourrir ou se défendre contre la prédation ou les épibioses.

Les molécules marines sont fortement diluées dans l’eau et donc actives à de très faibles concentrations.

Biodiversité - Chimiodiversité - Pharmacodiversité de l’environnement marin

Océans = 71% de la surface terrestre= 95% de l’espace habitable

Naissance de la vie dans les océans : 3.8 milliards d’années (400 millions sur terre)Ecosystèmes marins éminemment complexes, multiples et dynamiques. Le littoral est la zone où se concentre la biodiversité.

Comment expliquer la chimiodiversité des molécules marines ?

Originalité et diversité des phyla marins(21 exclusivement marins sur 33 connus)

Originalité et complexité des voies de biosynthèse

Présence d’hétéroatomes dans l’environnementmarin intégrés aux métabolites(S, halogènes, Si, P, As, Se)

Stéréochimie (Enantiomères, diastéréoisomères)

Métabolites Iaires

protéineslipidespolysaccharides(oses peu représentés dans l’environnement terrestre)

Métabolites II aires (très grande diversité)

Azotés : AlcaloïdesNon azotés : Acides gras, terpènes, stéroïdes,polyéthers, aromatiques

Quelles biomasses prospecter ?

1) Drug design d’origine biologique

= Sélection de phyla connus pour synthétiser des molécules cytotoxiques (allélopathiques)

Quasiment tous les extraits présentent une activité pharmacologique

Identification du producteur, extraction et purification fastidieuse, resynthèse souvent très difficile, (énantiomérie),ressource épuisable

3) Ressources halieutiques, co-produits, autre ...

Peu de molécules actives

Les molécules actives sont souvent très interessantes

Beaucoup d’autres voiesde valorisation (nutrition,cosmétique, …)

2) Biomasses “biotechnologiques”

Beaucoup demolécules actives

Extraction simple

Ressource inépuisable

Beaucoup de voies De valorisation

Quel organisme synthétise la molécule d’intérêt ?

Organisme étudiéOrganismesconsommés= Microalgues Macroalgues Invertébrés ...

Gymnangiamide(pentapeptide cytotoxiqueproapoptotique)

Gymnangium(hydrozoaire)

Présence d’acides aminés“modifiés” : ex : phenylSER= signature d’une originecyanobactérienne

Organismes associés = Bactéries, Cyanobactéries, Microalgues, Moisissures (hôtes, parasites, symbiotiques, commensaux)

Relationtrophique

Exemple :

Le monde des microalgues marines

• Un grand nombre d’espèces (200 000 à plusieurs millions estimées, 1 million pour les seules diatomées)

• Cellules végétales unicellulaires, 2 µm à 1 mm, autotrophes

• Procaryotes ou eucaryotes

• Possibilité de les classer en fonction de leur habitat Marin, dulçaquicole

Benthos (fond), pelagos (dans la colonne d’eau) , Plancton ou necton

Un exemple de recherche menée dans notre équipe : la purification d’une molécule anticancéreuse à partir d’une microalgue

Biodiversité des microalgues marines

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Evolution des microalgues et des végétaux supérieurs

Tous les végétaux supérieurs terrestresdérivent d’une microalgue verte

Adaptation progressive d’une forme marine à une forme lagunaire puis terrestre.

2 évènements majeurs : endosymbioses primaire et secondaire

Conclusion

Le milieu marin renferme un grand nombre de molécules d’intérêt majeur pour le traitement des cancers et permet même d’envisager de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Plus généralement, dans la mer se trouve la solution à quelques uns des grands problèmes de santé publique actuels :

Cancer, infections virales, bactériennes et mycobactériennes, fongiques, parasitaires, maladies cardiovasculaires, douleur, ostéoporose …

La Pharmacologie marine est en pleine expansion, tout reste à faire au vu de la biodiversité marine, et les voies de valorisation sont nombreuses (valorisations pharmaceutiques et plus généralement biotechnologiques).

Merci de votre attention !