Projet H2020 NEWCOTIANA : Développement de cultures de Nicotiana polyvalentes pour l'agriculture moléculaire en utilisant de nouvelles techniques de sélection végétale

La biotechnologie végétale joue un rôle émergent dans la production de médicaments à petites molécules, de produits biologiques (vaccins et thérapeutiques) et de réactifs de diagnostic. Elle offre une alternative évolutive et économique aux plateformes de fabrication traditionnelles basées sur des cellules microbiennes et animales. De plus, elle peut répondre aux défis posés par la distribution et le stockage des médicaments, en particulier dans les régions du monde où les chaînes de production sont incomplètes. Nouvelles variétés de plants de tabac pour la production de médicaments. Les plants de tabac sont très prisés comme bio-usines végétales en raison de leur potentiel en tant que sources précieuses de composés à haute valeur ajoutée. Cependant, en raison de son association à la fabrication de produits à fumer, la culture du tabac est en déclin continu en Europe. Le projet Newcotiana, financé par l'UE (ouvre une nouvelle fenêtre).

Français Le projet visait à changer cette perception en développant des variétés compétitives de Nicotiana pouvant être utilisées pour des produits sans fumée, en créant une plateforme de production adaptée à la bioéconomie de l'UE et en apportant de la durabilité à une culture traditionnelle. Le consortium a travaillé avec deux espèces végétales : Nicotiana tabacum, le tabac couramment cultivé, et Nicotiana benthamiana, un tabac sauvage australien. Pour exploiter pleinement le potentiel de ces espèces en tant que biousines, les scientifiques ont dû intégrer des caractéristiques spécifiques associées à la stabilité, à la durabilité et au rendement de composés de haute valeur. Outils pour concevoir de nouvelles caractéristiques végétales Comme il n'était pas possible de générer ces caractéristiques par les méthodes traditionnelles d'amélioration des cultures, le consortium a développé des outils pour faciliter la sélection accélérée de biousines végétales. « Pendant des siècles, nous avons sélectionné nos plantes en utilisant des techniques de sélection traditionnelles pour produire des aliments plus nombreux et de meilleure qualité, ou pour résister aux agents pathogènes, mais pas pour améliorer les biousines pour les médicaments », souligne le coordinateur du projet, Diego Orzáez.

De nouvelles techniques de sélection, notamment l'édition génomique, ont permis d'améliorer les plantes destinées aux bio-usines en un temps record. Les chercheurs ont modifié des plants de tabac qui ne fleurissent pas au champ, mais conservent l'énergie pour augmenter leur biomasse. De plus, ils ont modifié ces plants pour éviter la glycosylation indésirable ou pour réduire l'activité protéase, deux caractéristiques impliquées dans la qualité et la fonctionnalité des produits protéiques finaux obtenus à partir de la plante. Dans plusieurs cas, les plants ont été modifiés pour contenir une combinaison de ces caractéristiques particulières. Applications des plantes modifiées Dans le cas de l'espèce de tabac cultivée N. tabacum, le consortium a enrichi la composition de la plante avec des composés à valeur ajoutée pour un usage pharmaceutique. L'un de ces composés était le squalène (ouvre une nouvelle fenêtre), une substance actuellement obtenue principalement à partir de sources non durables (requins) et utilisée comme adjuvant dans de nombreuses formulations de vaccins. Les chercheurs ont également produit l'Anatabine (ouvre une nouvelle fenêtre), une molécule apparentée à la nicotine aux effets anti-inflammatoires, qui est étudiée comme traitement potentiel de diverses maladies auto-immunes.

L'ingénierie de N. benthamiana était légèrement différente, car cette plante était déjà utilisée par l'industrie pour produire des protéines recombinantes utilisées en cosmétique et en pharmacie. Les partenaires de Newcotiana ont partagé la séquence du génome de N. benthamiana afin d'aider les équipes à découvrir de nouveaux produits biopharmaceutiques. Un procédé de bioraffinage zéro déchet. Parallèlement aux efforts visant à améliorer la valeur marchande de ces variétés et éventuellement à les enrichir avec des molécules haut de gamme supplémentaires, les chercheurs ont mis au point un procédé pilote de bioraffinage zéro déchet. « L'objectif est de créer une culture et une industrie associée au moins aussi rentables que l'était la culture du tabac à fumer », souligne Orzáez. « Pour y parvenir, la législation européenne doit être plus flexible et soutenir l'ingénierie des cultures industrielles. »