Avec leur riche répertoire de substances anti-infectieuses, les plantes médicinales ont toujours été la clé de la lutte humaine pour survivre aux agents pathogènes et aux parasites. C'est pourquoi la recherche de médicaments à base de plantes aux structures et effets nouveaux est toujours l'un des grands défis de la recherche sur les produits naturels aujourd'hui. Des scientifiques de l'Université de Leipzig (UL), de l'Institut Leibniz de biochimie végétale (IPB) et du Centre allemand de recherche sur la biodiversité intégrative (iDiv) ont maintenant montré un moyen de simplifier considérablement cette recherche de composés naturels bioactifs en utilisant des analyses de données sur les relations phylogénétiques, distribution spatiale et métabolites secondaires des plantes. Leur nouvelle approche permet de prédire quels groupes de plantes et quelles zones géographiques sont susceptibles d'avoir une densité d'espèces particulièrement élevée à effet médicinal. Cela pourrait ouvrir la voie à une recherche plus ciblée de nouvelles plantes médicinales à l'avenir.
Plus de 70% de tous les antibiotiques actuellement utilisés proviennent de substances naturelles obtenues à partir de plantes, de champignons, de bactéries et d'organismes marins. Dans la lutte contre les maladies infectieuses, les humains sont particulièrement dépendants de nouveaux médicaments d'origine naturelle, car les agents pathogènes changent constamment et produisent de nouvelles souches dangereuses. Dans le même temps, nous n'avons pas épuisé nos ressources naturelles. Rien que dans le règne végétal, environ dix pour cent seulement de toutes les plantes vasculaires ont jusqu'à présent été examinées à la recherche de composés actifs appropriés. Il existe actuellement environ 250 000 structures de produits naturels stockées dans des bases de données scientifiques, avec un total estimé à env. 500 000 dans les usines seulement. Jusqu'à présent, cependant, les chercheurs n'ont pas systématiquement testé l'ensemble du règne végétal; au lieu de cela, ils ont effectué des recherches isolées de médicaments, en partie dans des plantes aux propriétés médicinales connues, et en partie dans des espèces ou des régions géographiques préférées, ou selon le type et la sensibilité des méthodes de détection utilisées.
De plus, la connaissance des plantes médicinales et de leurs composés actifs n'a jusqu'à présent pas été documentée de manière cohérente. Les plantes sont nommées différemment d'une région à l'autre, tandis que les métabolites qui en sont isolés portent des noms triviaux différents dans la littérature. Les scientifiques de Leipzig et de Halle ont maintenant franchi une première étape vers la collecte et la standardisation de ces connaissances. À cette fin, ils ont collecté des informations sur les métabolites secondaires connus, les relations phylogénétiques et la distribution des plantes sur l'île indonésienne de Java. Ils ont enregistré environ 7 500 espèces de plantes à graines, qui contenaient quelque 16 500 métabolites répertoriés dans les bases de données sur les substances. D'après les connaissances existantes, près de 2 900 de ces métabolites ont été identifiés comme des substances ayant des effets anti-infectieux contre les virus, les bactéries, les champignons ou les parasites. Ces 2 900 composés actifs sont produits par 1 600 des 7 500 espèces végétales examinées.
Cela montre que toutes les espèces végétales ne produisent pas les mêmes composés bioactifs. « Il y a plutôt une concentration d'espèces qui produisent des composés actifs dans des familles de plantes individuelles, ces espèces étant généralement étroitement liées », explique le professeur Alexandra Muellner-Riehl de l'Institut de biologie de l'Université de Leipzig, qui est également membre de iDiv. Afin de mieux affiner ces groupes de plantes riches en composés actifs, les scientifiques ont combiné les données génétiques et les informations sur les métabolites. Cela a permis d'identifier les groupes de plantes dans lesquelles les substances anti-infectieuses se produisent avec une surreprésentation significative – et celles où seules quelques activités anti-infectieuses ont été documentées jusqu'à présent.
Ces informations nous permettent d'identifier des groupes de plantes spécifiques qui possèdent très probablement des substances anti-infectieuses mais qui n'ont pas encore été examinées. «
Dr. Jan Schnitzler, Université de Leipzig et iDiv
Dans le même temps, l'étude facilite l'identification d'espèces pour lesquelles peu d'informations sur la présence de composés bioactifs ont été rapportées jusqu'à présent. Comme le souligne le professeur Ludger Wessjohann de l'IPB, il est néanmoins important de ne pas ignorer ces espèces dans la recherche de nouveaux médicaments, « car il y a une forte probabilité de trouver de nouvelles substances actives avec des structures encore totalement inconnues ».
L'approche peut également être utilisée pour identifier des régions prometteuses riches en composés bioactifs. Dans ce cas, la plus grande diversité d'espèces végétales se trouve dans les régions montagneuses de Java, où la plus grande densité de plantes contenant des composés anti-infectieux peut également être attendue. Ainsi, la recherche de nouveaux médicaments aura plus de chances de réussir dans les zones riches en espèces que dans les basses terres agricoles moins riches en biodiversité du centre et de l'ouest de Java. Si elle est adaptée en conséquence, Wessjohann et Muellner-Riehl affirment que cette approche pourrait facilement être transférée à d'autres zones géographiques ou à d'autres groupes de composés bioactifs.
L'étude a été financée dans le cadre du projet BMBF « BIOHEALTH – Biodiversité végétale indonésienne et santé humaine ». Le projet de collaboration impliquant des partenaires d'institutions de recherche allemandes et indonésiennes est coordonné par l'Université de Leipzig.
La source:
Centre allemand de recherche intégrative sur la biodiversité (iDiv) Halle-Jena-Leipzig