Les organismes fixés sur les fonds marins, tels que les éponges et les coraux, étant incapables de fuir leurs prédateurs, ont développé des mécanismes de défense chimiques convertibles en médicaments : anticancéreux, antidouleurs, antibiotiques, etc. © kichigin19, Fotolia

Santé

Océan : son potentiel infini pour la médecine en chiffres

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Champ de bataille pour les éponges, les étoiles de mer, les coraux et autres organismes fixés sur les fonds marins et recourant pour se défendre à des « armes chimiques », les océans regorgent de molécules susceptibles de tacler les plus grands défis sanitaires de notre époque, tels que les cancers ou la maladie d'Alzheimer. L'exposition « Océan : une plongée insolite » au Muséum national d'histoire naturelle (MNHN) consacre toute une partie à ces molécules porteuses de toutes les promesses.

Les océans contiennent un potentiel dépassant l'imagination pour faire avancer la recherche. À l'exposition « Océan : une plongée insolite », visible au Muséum national d'histoire naturel (MNHN) jusqu'au 5 janvier 2020, les visiteurs peuvent découvrir grâce à un immense mur interactif l'histoire de cinq molécules tirées des océans, en cours d'étude ou bien déjà célèbres. L'un d'elles, la protéine fluorescente verte, plus connue sous son abréviation anglaise GFP (Green Fluorescent Protein), extraite de la méduse Aequorea victoria, est une star incontestée de la recherche fondamentale.

D'autres trouvent des applications en médecine, telles que la roscovitine, un inhibiteur de la division cellulaire pouvant potentiellement stopper la prolifération des cellules cancéreuses, isolée de l'étoile de mer Marthasterias glacialis par Laurent Meijer, cofondateur de l'entreprise de biotechnologie ManRos Therapeutics, et son équipe. « Les anticancéreux forment une voie de recherche majeure » pour ces molécules issues du milieu marin, nous apprend Michel Hignette, ancien directeur de l'aquarium du Palais de la Porte Dorée et commissaire scientifique pour la quatrième partie de l'exposition, intitulée « Un océan plein de promesses ».

Dans le cas de la roscovitine, d'autres rôles potentiels ont été ensuite découverts, comme celui d'antibactérien pour soigner les patients atteints de mucoviscidose infectés par Pseudomonas aeruginosa. Comme quoi, « une même molécule peut avoir des applications totalement différentes ». Multiplié par le nombre de molécules prometteuses, on peut rêver à une infinité de possibilités pour la recherche pharmaceutique.

L'exposition « Océan : une plongée insolite » se tient au Muséum national d'histoire naturelle à Paris jusqu'au 5 janvier 2020. L'occasion de découvrir des facettes inédites des fonds marins, comme par exemple leur richesse inouïe en molécules potentiellement utiles pour le développement de nouveaux médicaments. © MNHN, J.-C. Domenech

25.000 à 30.000 molécules actives isolées des océans

On compte déjà 25.000 à 30.000 molécules présentant une activité biologique isolées du monde marin, « mais entre cette découverte et les applications en médecine, il y a un monde », tempère Michel Hignette. Entre 10 et 15 ans peuvent s'écouler avant la mise sur le marché d'un médicament, qui sera breveté pour 20 ans « seulement », diminuant la rentabilité et donc l'intérêt pour les grandes entreprises du Big Pharma, qui ne prêtent donc attention aux molécules qu'« une fois qu'elles ont fait leurs preuves ».

De nos jours, ce sont plutôt les startups qui se chargent de trouver ces nouvelles molécules et montrer leur potentiel. Mais comment procède-t-on ? Avec « une part de hasard » et en sachant où chercher, nous apprend Michel Hignette. On part du principe que « les animaux marins fixés, donc sans possibilité de s'échapper [tels que les éponges et les ascidies], doivent avoir des mécanismes de défense (goût, odeur, etc.) par émissions chimiques. Ce sont des animaux que leur mode de vie rend vulnérables. S'ils sont encore là, c'est qu'ils ont des avantages cachés. » Ne reste plus qu'à en isoler les molécules actives, une étape qu'un développement technologique récent, appelé criblage à haut débit, a permis d'accélérer considérablement en permettant de tester simultanément plusieurs réactions avec ces molécules. Détecter une activité biologique n'est cependant pas synonyme de nouveau médicament. Certaines molécules restent trop toxiques pour l'Homme.

Un venin 1.000 fois plus puissant que la morphine

Parmi les molécules présentées dans l'exposition qui ont déjà trouvé une application en médecine, figure une toxine issue du cône magicien (Conus magus), un mollusque capable de paralyser ses proies avec son venin. Cette molécule « a révélé des propriétés analgésiques intéressantes, car elle est 1.000 fois plus puissante que la morphine », relate Michel Hignette. « Il n'est pas question de pêcher des cônes » pour en prélever la molécule, ajoute-t-il, puisque l'on sait la synthétiser. Le produit obtenu en laboratoire, dérivé de la toxine du cône magicien, s'appelle ziconotide. Commercialisé sous le nom de Prialt, il est utilisé uniquement en milieu hospitalier. On peut affirmer qu'on est en présence d'un « médicament issu de la mer ».

Le venin du cône magicien ou cône mage (Conus magus) contient une molécule antidouleur 1.000 fois plus puissante que la morphine. © David Massemin/INPN, CC by-nc-sa 4.0

Dans ce cas, « on n'est plus tributaire du milieu marin », mais il arrive que des molécules biologiques d'intérêt soient trop difficiles à reproduire artificiellement, telles que la palytoxine aux propriétés anticancéreuses, extraite du corail du genre Palythoa. Et il existe également « un cas intermédiaire, où on est incapable de synthétiser le produit final, mais on peut extraire [des organismes marins] un précurseur (on parle d'hémisynthèse) ». Ainsi, il faut « 38 étapes de chimie » pour synthétiser la trabectédine, un anticancéreux commercialisé sous le nom de Yondelis, découvert chez les ascidies. Mais ces dernières produisent en grande quantité une molécule « qui épargne une trentaine d'étapes ». Pour ces molécules impossibles à synthétiser directement en laboratoire, on fait de l'aquaculture des espèces concernées. 

Ces trois cas de figure illustrant la dépendance nulle, partielle ou totale vis-à-vis du milieu marin pour produire une molécule d'intérêt une fois qu'elle a été identifiée, n'est pas explicite sur l'exposition. « J'aurais souhaité ajouter cette gradation », nous confie Michel Hignette.

Un transporteur d'oxygène 40 fois plus efficace que l'hémoglobine humaine

Une autre molécule à découvrir sur l'exposition est l'hémoglobine de l'arénicole marine (Arenicola marina), qui permet à ce ver marin de survivre en apnée à marée basse. « L'hémoglobine de l'arénicole est tout à fait surprenante. Elle transporte 40 fois plus d'oxygène que notre hémoglobine. Elle est extracellulaire, donc ne porte pas de groupe sanguin ni de facteur rhésus, et sa taille lui permet de passer dans de très petits vaisseaux, éventuellement partiellement obstrués », décrit Michel Hignette.

Découverte par Franck Zal, aujourd'hui à la tête de la startup de biotechnologie Hemarina qu'il a fondée, cette hémoglobine est un transporteur d'oxygène universel aux nombreuses applications potentielles que personne n'avait anticipées. « Pour l'instant, on en recense quatre à court terme et une dizaine sont dans les tuyaux », nous informe Michel Hignette. La première application thérapeutique est la préservation des greffons, avec le produit HEMO2Life. Celui-ci a déjà fait ses preuves en transplantation rénale dans un essai clinique et plus récemment sur une greffe de visage, un coup de maître réalisé le Pr. Laurent Lantieri et son équipe. Elle pourrait avoir une autre application pour pallier le manque d'oxygénation des membres inférieurs chez les patients diabétiques« On peut penser qu'on aura une success story avec cette molécule », estime Michel Hignette. Comme on ne sait pas la synthétiser car elle est trop complexe, « on fait de l'aquaculture de vers arénicoles pour l'extraire ».

Le ver marin Arenicola marina, aussi appelé ver de vase, respire à l'aide de ses branchies à marée haute et survit en apnée pendant la marée basse, une prouesse que lui permet la capacité exceptionnelle de son hémoglobine à transporter 40 fois plus d'oxygène que l'hémoglobine humaine. © Melanie EL, Flickr, CC by-nc-sa 2.0

Anticancéreux, transporteur d'oxygène universel, antidouleur... Que peut-on encore s'attendre à découvrir dans les océans ? « On ne sait pas, c'est tout l'intérêt de stimuler la recherche », assène Michel Hignette. Et le temps presse compte tenu de toutes les menaces (réchauffement climatique, exploitation des ressources marines, acidification, etc.) qui risquent de nous priver de grandes découvertes en matière de santé. « On a déjà éradiqué des espèces terrestres qui auraient pu avoir des applications, souligne Michel Hignette. En milieu marin, on connaît moins d'espèces, car elles sont moins accessibles. Certaines disparaissent avant même qu'on réalise leur potentiel. Donc cette atteinte à la biodiversité est un peu suicidaire. Ne serait-ce que par égoïsme, on devrait arrêter les dégâts », conclut-il.

  • L'exposition « Océan : une plongée insolite » vous attend à la Grande Galerie de l'Évolution au Muséum national d'histoire naturelle à Paris jusqu'au 5 janvier 2020.
  • La quatrième partie de l'exposition, intitulée « Un océan de promesses » présente notamment cinq molécules d'intérêt pour la recherche et la médecine, comme par exemple une toxine issue du venin du cône magicien 1.000 fois plus puissante que la morphine et l'hémoglobine du ver arénicole capable de transporter 40 fois plus d'oxygène que l'hémoglobine humaine.
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