La levure produit des cannabinoïdes (CBD et THC) de haute qualité à bas prix


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  • Les scientifiques modifient le métabolisme des levures pour produire du THC et du CBD.


    Les scientifiques modifient le métabolisme des levures pour produire du THC et du CBD.

    Des biologistes synthétiques ont modifié la de bière pour produire les principaux ingrédients de la marijuana, le altérant l’esprit et le non psychoactif ainsi que de nouveaux cannabinoïdes introuvables dans la plante elle-même. Se nourrissant uniquement de sucre, la levure est un moyen facile et peu coûteux de produire des cannabinoïdes purs qui sont aujourd’hui coûteux à extraire des bourgeons de la plante de marijuana, sativa.

    Pour le consommateur, les avantages sont du CBD et du THC de haute qualité et à faible coût: vous obtenez exactement ce que vous attendez de la levure“, a déclaré Jay Keasling, professeur de génie chimique et biomoléculaire et de bio-ingénierie à l’UC Berkeley et professeur à Laboratoire national Lawrence Berkeley. “C’est une manière plus sûre et plus écologique de produire des cannabinoïdes.”

    Le cannabis et ses extraits, y compris le THC hautement inducteur, ou tétrahydrocannabinol, sont maintenant légaux dans 10 États et le district de Columbia, et la marijuana récréative, fumée, vaporisée ou consommée comme comestible, est un secteur de plusieurs milliards de dollars à l’échelle nationale. Les médicaments contenant du THC ont été approuvés par la Food and Drug Administration pour réduire les nausées après une chimiothérapie et pour améliorer l’appétit chez les patients atteints du SIDA.

    Le CBD, ou cannabidiol, est de plus en plus utilisé dans les cosmétiques, dits cosméceutiques, et a été approuvé comme traitement des crises d’épilepsie infantiles. Le CBD est étudié comme thérapie pour de nombreuses conditions, y compris l’anxiété, la maladie de Parkinson et la douleur chronique.

    Mais la recherche médicale sur plus de 100 autres produits chimiques dans la marijuana a été difficile, car les produits chimiques se produisent en petites quantités, ce qui les rend difficiles à extraire de la plante. Des sources peu coûteuses et plus pures, comme la levure, pourraient faciliter ces études.

    De plus, a-t-il ajouté, il y a “la possibilité de nouvelles thérapies basées sur de nouveaux cannabinoïdes: les rares qui sont presque impossibles à obtenir de la plante, ou les non naturelles, qui sont impossibles à obtenir de la plante”. Keasling et ses collègues ont publié leurs résultats dans la revue Nature.

    Connecter les voies chimiques dans la levure

    Les cannabinoïdes se joignent à de nombreux autres produits chimiques et médicaments actuellement produits dans la levure, notamment l’hormone de croissance humaine, l’insuline, les facteurs de coagulation sanguine et récemment, mais pas encore sur le marché, la morphine et d’autres opiacés.

    L’un des pionniers de la biologie synthétique, Keasling cherche depuis longtemps à exploiter les levures et les bactéries comme usines de médicaments “vertes”, éliminant les processus de synthèse ou d’extraction coûteux courants dans l’industrie chimique et les sous-produits chimiques souvent toxiques ou nocifs pour l’environnement.

    La culture du cannabis est un excellent exemple d’une industrie énergivore et destructrice pour l’environnement. Les fermes du nord-ouest de la Californie ont pollué les cours d’eau avec des eaux de ruissellement de pesticides et d’engrais et ont aidé à drainer les bassins versants parce que les plantes de marijuana consomment beaucoup d’eau. Les cultures illégales ont entraîné des coupes à blanc et une érosion.

    La culture en intérieur sous des lampes de culture avec des ventilateurs de ventilation consomme beaucoup d’énergie, ce qui représente un pourcentage croissant de la consommation d’énergie annuelle. Une étude a estimé que l’industrie du cannabis en Californie représentait 3 % de la consommation d’électricité de l’État. Les cultures en intérieur ont provoqué des pannes dans certaines villes et la consommation d’énergie peut ajouter plus de 1 000 $ au prix d’une livre d’herbe.

    D’où l’intérêt de Keasling à trouver une manière “verte” de produire les produits chimiques actifs de la marijuana.

    “C’était un défi scientifique intéressant”, a-t-il admis, qui s’apparentait à d’autres défis que lui et son équipe ont réussi à surmonter dans la levure: la production d’un antipaludéen, l’artémisinine; transformer les déchets végétaux en biocarburants; synthétiser des arômes et des parfums pour les industries alimentaires et cosmétiques et des intermédiaires chimiques pour la fabrication de nouveaux matériaux. “Mais quand vous lisez des cas de patients qui ont des convulsions et sont aidés par le CBD, en particulier les enfants, vous vous rendez compte que ces molécules ont une certaine valeur, et que la production de cannabinoïdes dans la levure pourrait vraiment être formidable.”

    Du THC et du CBD plus purs et moins chers

    Avec l’approbation et la supervision de la US Drug Enforcement Agency, le cannabis est toujours illégal en vertu de la loi fédérale, Xiaozhou Luo, post-doctorant à Berkeley, et l’étudiant diplômé en visite Michael Reiter, qui a dirigé le projet, ont commencé à assembler dans la levure une série d’étapes chimiques pour produire, initialement, la mère de tous les cannabinoïdes, le CBGA (acide cannabigérolique). Dans la marijuana et la levure, les réactions chimiques impliquent la forme acide des composés: CBGA et ses dérivés, THCA et CBDA. Ils se convertissent facilement en CBG, THC et CBD lorsqu’ils sont exposés à la lumière et à la chaleur.

    Transformer la levure en usines chimiques implique la cooptation de leur métabolisme afin qu’au lieu de transformer le sucre en alcool, par exemple, la levure transforme le sucre en d’autres produits chimiques qui sont ensuite modifiés par des enzymes ajoutées pour produire un nouveau produit, tel que le THC, que la levure sécrètent dans le liquide qui les entoure. Les chercheurs ont fini par insérer plus d’une douzaine de gènes dans la levure, dont beaucoup étaient des copies de gènes utilisés par la plante de marijuana pour synthétiser des cannabinoïdes.

    Pour produire des cannabinoïdes dans la levure (Saccharomyces cerevisiae), les biologistes synthétiques de l'UC Berkeley ont d'abord conçu la voie mévalonate native de la levure pour fournir un flux élevé de pyrophosphate de géranyle (GPP) et ont introduit une voie de biosynthèse hexanoyl-CoA combinant des gènes de cinq bactéries différentes. Ils ont ensuite introduit des gènes de cannabis codant pour les enzymes impliquées dans la biosynthèse de l'acide olivétolique (OA), une enzyme prényltransférase (CsPT4) et des synthases cannabinoïdes non encore découvertes. Les synthases ont converti l'acide cannabigérolique (CBGA) en acides cannabinoïdes THCA et CBDA, qui, lors d'une exposition à la chaleur, se décarboxylent en tétrahydrocannabinol (THC) et en cannabidiol (CBD), respectivement - Crédit : Jay Keasling lab, UC Berkeley

    Pour produire des cannabinoïdes dans la levure (Saccharomyces cerevisiae), les biologistes synthétiques de l’UC Berkeley ont d’abord conçu la voie mévalonate native de la levure pour fournir un flux élevé de pyrophosphate de géranyle (GPP) et ont introduit une voie de biosynthèse hexanoyl-CoA combinant des gènes de cinq bactéries différentes.
    Ils ont ensuite introduit des gènes de cannabis codant pour les enzymes impliquées dans la biosynthèse de l’acide olivétolique (OA), une enzyme prényltransférase (CsPT4) et des synthases cannabinoïdes non encore découvertes. Les synthases ont converti l’acide cannabigérolique (CBGA) en acides cannabinoïdes THCA et CBDA, qui, lors d’une exposition à la chaleur, se décarboxylent en tétrahydrocannabinol (THC) et en cannabidiol (CBD), respectivement – Crédit : Jay Keasling lab, UC Berkeley

    Une étape, cependant, s’est avérée être un obstacle pour le groupe de Keasling et les groupes concurrents: une enzyme qui effectue une étape chimique clé dans la fabrication de CBGA dans la plante de marijuana n’a pas fonctionné dans la levure. Plutôt que de créer une voie de synthèse différente, Leo d’Espaux, post-doctorant à Berkeley, et l’étudiant diplômé Jeff Wong sont retournés à l’usine elle-même et ont isolé une deuxième enzyme, la prényl transférase, qui fait la même chose, et l’ont collée dans la levure.

    “Cela a fonctionné à merveille”, a déclaré Keasling.

    Une fois qu’ils ont eu le CBGA producteur de levure, ils ont ajouté une autre enzyme pour convertir le CBGA en THCA et une autre enzyme pour créer une voie vers le CBDA. Bien que les produits produits par la levure soient principalement du THC ou du CBD, a déclaré Keasling, chacun doit toujours être séparé des autres produits chimiques présents en petites quantités.

    Ils ont également ajouté des enzymes qui ont permis à la levure de produire deux autres cannabinoïdes naturels, le CBDV (cannabidivarine) et le THCV (tétrahydrocannabivarine), dont les effets ne sont pas bien compris. Étonnamment, Xiaozhou et Michael ont découvert que les étapes enzymatiques impliquées dans la fabrication du CBGA dans la levure sont suffisamment flexibles pour accepter une variété de produits chimiques de démarrage, différents acides gras à la place de celui utilisé par la plante de marijuana, l’acide hexanoïque, qui génèrent des cannabinoïdes qui n’existent pas dans la plante elle-même.

    Ils ont également obtenu de la levure pour incorporer des produits chimiques dans les cannabinoïdes qui pourraient plus tard être modifiés chimiquement en laboratoire, créant ainsi une autre voie pour produire des cannabinoïdes jamais vus auparavant, mais potentiellement médicalement utiles. Keasling a ensuite fondé une société à Emeryville, en Californie, Demetrix Inc., que d’Espaux et Wong ont rejoint plus tard, qui a autorisé la technologie de Berkeley à utiliser la fermentation de levure pour fabriquer des cannabinoïdes.

    “Les aspects économiques semblent vraiment bons”, a déclaré Keasling. “Le coût est compétitif ou meilleur que celui des cannabinoïdes d’origine végétale. Et les fabricants n’ont pas à s’inquiéter de la contamination, par exemple, du THC dans le CBD, qui vous ferait planer.”

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    Houssen Moshinaly

    Rédacteur web depuis 2009 et webmestre depuis 2011. Je suis également un blogueur dans la vulgarisation scientifique et la culture.

    Je m'intéresse à tous les sujets comme la politique, la culture, la géopolitique, l'économie ou la technologie. Toute information permettant d'éclairer mon esprit et donc, le vôtre, dans un monde obscur et à la dérive. Je suis l'auteur de deux livres "Le Basilic de Roko" et "Le Déclin".

    Pour me contacter personnellement :

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    1. Ouahh vraiment intéressant cette article! Il est donc si facile de faire du thc et du cbd sans plante de cannabis.

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