Recherche de molécules anticancéreuses dans l’environnement marin : De la biodiversité à la pharmacodiversité L’exemple des microalgues marines Dr Laurent Picot Equipe MAB UMR CNRS 6250 LIENSs UNIVERSITE DE LA ROCHELLE 07/12/2010- La Rochelle

Très grande majorité des médicaments Quelle est l’origine des anticancéreux utilisés en clinique en 2010 ? Extraction à partir de plantes terrestres Synthèse chimique + Pharmacomodulation de molécules naturelles Extraction à partir d’organismes marins Très grande majorité des médicaments sur le marché Ara-C Trabedectine 1963 (Yondelis™) 2007 leucémies lymphomes sarcomes

Pourquoi rechercher des anticancéreux dans l’environnement marin ? Océans = 71% de la surface terrestre = 95% de l’espace habitable Naissance de la vie dans les océans : 3.8 milliards d’années (400 millions sur terre) Ecosystèmes marins éminemment complexes, multiples et dynamiques. Le littoral est la zone où se concentre la biodiversité. Communications (chimiques) entre individus d’une même espèce ou d'espèces différentes pour coloniser le biotope, se reproduire, se déplacer, se nourrir ou se défendre contre la prédation ou les épibioses. Les molécules marines sont fortement diluées dans l’eau et donc actives à de très faibles concentrations. Biodiversité - Chimiodiversité - Pharmacodiversité de l’environnement marin

Comment expliquer la chimiodiversité des molécules marines ? Originalité et diversité des phyla marins (21 exclusivement marins sur 33 connus) Originalité et complexité des voies de biosynthèse Présence d’hétéroatomes dans l’environnement marin intégrés aux métabolites (S, halogènes, Si, P, As, Se) Stéréochimie (Enantiomères, diastéréoisomères) Métabolites Iaires protéines lipides polysaccharides (oses peu représentés dans l’environnement terrestre) Métabolites II aires (très grande diversité) Azotés : Alcaloïdes Non azotés : Acides gras, terpènes, stéroïdes, polyéthers, aromatiques

Quelles biomasses prospecter ? 1) Drug design d’origine biologique 2) Biomasses “biotechnologiques” Beaucoup de molécules actives Extraction simple Ressource inépuisable Beaucoup de voies De valorisation 3) Ressources halieutiques, co-produits, autre ... Peu de molécules actives Les molécules actives sont souvent très interessantes Beaucoup d’autres voies de valorisation (nutrition, cosmétique, …) = Sélection de phyla connus pour synthétiser des molécules cytotoxiques (allélopathiques) Quasiment tous les extraits présentent une activité pharmacologique Identification du producteur, extraction et purification fastidieuse, resynthèse souvent très difficile, (énantiomérie), ressource épuisable

Quel organisme synthétise la molécule d’intérêt ? Relation trophique Organisme étudié Organismes consommés = Microalgues Macroalgues Invertébrés ... Organismes associés = Bactéries, Cyanobactéries, Microalgues, Moisissures (hôtes, parasites, symbiotiques, commensaux) Exemple : Présence d’acides aminés “modifiés” : ex : phenylSER = signature d’une origine cyanobactérienne Gymnangiamide (pentapeptide cytotoxique proapoptotique) Gymnangium (hydrozoaire)

Le monde des microalgues marines Un grand nombre d’espèces (200 000 à plusieurs millions estimées, 1 million pour les seules diatomées) Cellules végétales unicellulaires, 2 µm à 1 mm, autotrophes Procaryotes ou eucaryotes Possibilité de les classer en fonction de leur habitat Marin, dulçaquicole Benthos (fond), pelagos (dans la colonne d’eau) , Plancton ou necton

Un exemple de recherche menée dans notre équipe : la purification d’une molécule anticancéreuse à partir d’une microalgue

Biodiversité des microalgues marines

Evolution des microalgues et des végétaux supérieurs Tous les végétaux supérieurs terrestres dérivent d’une microalgue verte Adaptation progressive d’une forme marine à une forme lagunaire puis terrestre. 2 évènements majeurs : endosymbioses primaire et secondaire

Conclusion Le milieu marin renferme un grand nombre de molécules d’intérêt majeur pour le traitement des cancers et permet même d’envisager de nouvelles stratégies thérapeutiques. Plus généralement, dans la mer se trouve la solution à quelques uns des grands problèmes de santé publique actuels : Cancer, infections virales, bactériennes et mycobactériennes, fongiques, parasitaires, maladies cardiovasculaires, douleur, ostéoporose … La Pharmacologie marine est en pleine expansion, tout reste à faire au vu de la biodiversité marine, et les voies de valorisation sont nombreuses (valorisations pharmaceutiques et plus généralement biotechnologiques).

Merci de votre attention !