La production de composés pharmaceutiques par les plantes semble être une solution adaptée au contexte de la santé humaine en Afrique. Encore faut-il bien cerner les tenants et les aboutissants de la technique. C’est chose faite grâce à une revue scientifique de l’Institut de l’Environnement et de Recherches Agricoles (INERA, Burkina Faso) et de l’IRD (UMR IPME) qui propose un état de l’art.

L’idée de faire produire des molécules utiles par des cultures de cellules animales date du siècle dernier mais les normes drastiques imposées rendent la technique difficilement exploitable dans les pays du Sud. Comment dépasser ce point de blocage ?

Infiltration dans une feuille de Nicotiana benthamiana d’une solution d’agrobactérie contenant le gène codant la protéine d’intérêt.

© IRD

Des œufs de poule aux bioréacteurs végétaux : 50 ans d’avancées techniques

En Europe et en Amérique du nord, la production – dans des cultures de cellules de mammifères - de molécules utiles à usage industriel ou agronomique existe depuis plus de 60 ans. Les premières productions de vaccins à destinée humaine dans les œufs de poules datent des années 1940 et les premiers bioréacteurs cellulaires des années 1950. « Confrontés au paludisme, au HIV, à la tuberculose, aux virus émergents et aux maladies tropicales dites « négligées »?Sont « négligées » par les grands groupes pharmaceutiques : Dengue, Drancunculose (ver de Guinée), Filariose lymphatique (éléphantiasis), Lèpre, Mycétome, Leishmaniose, Maladie de Chagas, Pian, Rage, Schistosomiase, Taeniasis/cysticercose, Maladie du sommeil africaine (trypanosomiase africaine), Trématodoses, Ulcère de Buruli, Échinococcose, les pays africains pourraient tirer parti de cette technologie, avance Séverine Lacombe, chercheure à l’IRD (UMR IPME). Elle a d’ailleurs déjà permis de lutter contre la rage et le virus Ebola et de produire des candidats vaccinaux contre les virus responsables des gastroentérites dont les conséquences pour les jeunes enfants des pays du Sud sont dramatiques ». Mais la mise en œuvre des cultures de cellules animales requiert des conditions sécuritaires très contraignantes et implique des coûts qui excèdent largement les moyens financiers de nombreux pays du Sud. Les scientifiques se sont donc tournés vers les bioréacteurs végétaux. Débuté dans les années 1990, le développement des biosystèmes végétaux a fait ses preuves : au Libéria, des missionnaires ayant contracté Ebola ont été guéris par un traitement à base de protéines produites dans les plantes (procédé ZMapp). L'utilisation de cellules végétales pour fabriquer des vaccins contre le papilloma virus (responsable de cancers de l’utérus) ou les hépatites est en cours de recherche à des niveaux plus ou moins avancés selon les cas.

Séparation des protéines totales en gel SDS-PAGE coloré au bleu de Coomassie.

© IRD - Séverine Lacombe

Tour d’horizon des possibilités et limites des processus

Au fait, quel est le principe de ces bioréacteurs végétaux ? « Cela consiste à exploiter la machinerie cellulaire pour produire la protéine de notre choix, explique la chercheure. D’abord nous intégrons dans le génome du virus le gène codant la protéine d'intérêt. Puis nous introduisons le virus chimérique dans une cellule végétale. Là le virus se réplique fortement, entraînant ainsi une forte expression du gène d'intérêt et en conséquence une accumulation de la protéine voulue ». Les formulations thérapeutiques issues des bioréacteurs végétaux cumulent plusieurs avantages : efficacité, coût réduit, stables à température ambiante, facile à transporter sur de longues distances. De plus il est simple d’obtenir des plantes à partir de graines. Malgré tout, le procédé a des limites à connaître avant de se lancer. « Un certain nombre de revues portent sur la production de protéines pharmaceutiques dans les plantes mais notre publication est la seule à focaliser sur les maladies du Sud, ce qui est essentiel pour notre équipe » précise Séverine Lacombe. Leur inventaire fait le point sur les différentes technologies, les virus et plantes les plus utilisés, les pathologies ciblées ainsi que les restrictions d’usage et les solutions concrètes pour contourner les problèmes. Une mine d’informations pour les laboratoires africains qui se mettent sur les rangs !

Figure

 

Comparaison de l’efficacité des différents systèmes de production  de protéines recombinantes. Les systèmes de production basés sur les plantes (noté en vert) sont comparés aux systèmes de production basés sur les animaux transgéniques (en rouge), sur les cultures de cellules de mammifères (en bleu), sur les insectes (en violet), sur les levures (en orange) et sur les bactéries (en gris). Source : Séverine Lacombe - IRD

Matériel nécessaire pour la séparation des protéines totales en gel SDS-PAGE au laboratoire du LMI PathoBios, station de Kamboinsé, Ouagadougou, Burkina Faso.

© IRD - Martine Bangratz

La nécessité d’implanter des laboratoires en partenariat

Cette technologie est une opportunité pour les pays en voie de développement de créer leurs propres industries pharmaceutiques moyennant les prérequis rassemblés dans la publication franco-burkinabé. D’ailleurs, une des équipes leader dans le domaine se trouve en Afrique du Sud : The Biopharming Research Unit à l’Université de Cape Town. « Des scientifiques d’Afrique subsaharienne ont également déjà les compétences adéquates, ajoute Séverine Lacombe. A notre échelle, c'est une activité que nous développons depuis 2013 au LMI?Laboratoire Mixte International, outil partenarial de l’IRD PathoBios basé à Ouagadougou. Pour ce faire, avec nos partenaires burkinabés de l’INERA, nous collaborons avec les acteurs de santé du pays et de la sous-région. Sachant que dans ce pays plus de 50 % de la population vit avec moins de 2 dollars US par jour et que le traitement contre le paludisme coûte 14 dollars US, la mise en place de laboratoires capables d’utiliser les bioréacteurs végétaux est pourtant cruciale…

 

Publication : Bamogo, P.K.A., Brugidou, C., Sérémé, D., Tiendrébéogo, F., Wendkuuni Djigma, F., Simpore, J, Lacombre, S. Virus-based pharmaceutical production in plants: an opportunity to reduce health problems in Africa. Virol J 16, 167 (2019). doi:10.1186/s12985-019-1263-0

Contact science : Séverine Lacombe, IRD, UMR IPME, severine.lacombe@ird.fr
 

Contacts communication : Fabienne Doumenge, Julie Sansoulet communication.occitanie@ird.fr