Des scientifiques ont modifié une plante pour qu'elle produise cinq psychédéliques différents en même temps.

Que partagent les plantes, les crapauds et les champignons ? Tous peuvent fabriquer des substances psychédéliques - et, désormais, leurs capacités viennent d’être réunies dans une seule plante, comme une version encore plus hallucinée de « Capitaine Planète ».

Dans une première particulièrement surprenante, des scientifiques ont récupéré les gènes que ces organismes utilisent pour produire cinq psychédéliques naturels, puis les ont implantés dans un plant de tabac (Nicotiana benthamiana). Résultat : la plante a synthétisé, en même temps, les cinq composés.

Les psychédéliques comme pistes thérapeutiques

Alors que l’intérêt grandit pour les psychédéliques en tant que traitements potentiels de troubles tels que la dépression, l’anxiété et le syndrome de stress post-traumatique (SSPT), ce nouveau dispositif pourrait offrir aux chercheurs une méthode supplémentaire pour obtenir ces molécules en vue d’études scientifiques.

« [Notre] stratégie a établi un système végétal hétérologue pour la production de cinq composés majeurs à forte valeur thérapeutique, de leurs dérivés et d’analogues végétaux non naturels, offrant un point de départ pour leur production chez les plantes », écrit une équipe dirigée par des chercheurs de l’Institut Weizmann des sciences, en Israël.

Psychédéliques tryptaminiques : une famille disséminée dans le vivant

Les psychédéliques tryptaminiques constituent une classe de substances qui comprend la psilocine, la psilocybine, ainsi que plusieurs composés de la diméthyltryptamine (DMT). La capacité de produire ces molécules est apparue chez des organismes très variés au cours de l’évolution - chez des plantes, des champignons et des animaux.

Ces dernières années, plusieurs travaux ont suggéré que les psychédéliques tryptaminiques pourraient représenter une ressource encore sous-exploitée pour la prise en charge de problèmes de santé mentale.

Malgré cela, les avancées demeurent freinées, notamment en raison de contraintes réglementaires, ce qui met en évidence le besoin d’études supplémentaires. Cette situation se traduit aussi par des difficultés très concrètes pour les scientifiques.

« Traditionnellement, l’approvisionnement en psychédéliques repose sur des producteurs naturels, principalement des plantes, des champignons et le crapaud du désert de Sonora », écrivent les chercheurs.

« La récolte de ces organismes pour leurs composés psychoactifs soulève des préoccupations écologiques et éthiques, ces espèces étant de plus en plus menacées par la perte d’habitat et la surexploitation. »

Reconstituer les voies biochimiques - et les installer dans Nicotiana benthamiana

Pour répondre à ce problème, les biologistes des plantes Paula Berman et Janka Höfer, avec leur équipe, ont entrepris de recenser puis de reconstruire les voies biochimiques à l’origine de ces composés.

Ils ont d’abord repéré les gènes essentiels utilisés par deux plantes - Psychotria viridis et Acacia acuminata - pour fabriquer la DMT, ainsi que les enchaînements chimiques étape par étape qui permettent d’obtenir cette molécule.

Ensuite, ils ont assemblé ces éléments avec des gènes et des voies déjà décrits chez des champignons psychédéliques (Psilocybe cubensis) et chez le crapaud buffle (Rhinella marina). Ils ont également ajouté des enzymes de soutien provenant du riz et du cresson, avant d’introduire génétiquement l’ensemble de cet « arsenal » dans des plants de tabac (Nicotiana benthamiana).

Le tabac n’a pas été retenu pour ses propres productions de drogues : il a été choisi surtout parce qu’il sert couramment de modèle en laboratoire chez les plantes, notamment grâce à sa croissance rapide.

Cinq tryptamines psychédéliques produites en parallèle

Pour finir, l’équipe a suivi de près la synthèse, par la plante modifiée, de cinq tryptamines psychédéliques : la DMT d’origine végétale ; la psilocine et la psilocybine issues des champignons ; ainsi que la bufoténine et la 5-MeO-DMT associées aux crapauds.

Les plants de tabac modifiés se sont révélés capables de produire simultanément les cinq composés. Comme les différentes voies de production sont en concurrence pour les mêmes ressources, certaines substances ont été générées en quantités plus faibles que dans leurs organismes d’origine.

Néanmoins, les niveaux obtenus restent suffisamment élevés pour indiquer qu’avec quelques ajustements, ce système pourrait devenir une véritable « usine biologique » de tryptamines destinée à la recherche.

Au-delà du naturel : des analogues modifiés potentiellement utiles

Berman, Höfer et leurs collègues ont poussé l’approche plus loin. En modifiant les enzymes impliquées dans la voie de production des tryptamines, ils ont réussi à obtenir des versions altérées de ces composés, qui n’apparaissent pas naturellement chez les plantes et qui pourraient, elles aussi, présenter un intérêt thérapeutique.

Avec des travaux supplémentaires, la plateforme pourrait être adaptée aux besoins expérimentaux, voire contribuer à concevoir de nouvelles molécules pensées pour des usages thérapeutiques spécifiques.

« Le mélange de fonctions catalytiques à travers l’arbre du vivant, associé à une ingénierie métabolique guidée par une conception rationnelle de protéines via des enzymes mutantes, a permis une production in planta substantiellement plus efficace des composants indoléthylamines », écrivent les chercheurs.

« Ce travail met en place une plateforme polyvalente pour la biosynthèse et la diversification simultanées d’indoléthylamines psychoactives, ouvrant la voie à leur production chez les plantes. »

L’étude a été publiée dans la revue Science Advances.