Les scientifiques résolvent un mystère vieux de 30 ans sur le pollen de seigle qui pourrait transformer la recherche sur le cancer
Il y a près de 30 ans, des chercheurs ont découvert deux molécules inhabituelles dans le pollen de seigle qui semblaient ralentir la croissance tumorale lors d’études animales. Malgré des résultats prometteurs, la recherche est arrivée dans une impasse car les scientifiques n’ont pas pu déterminer les structures tridimensionnelles exactes des molécules.
Aujourd’hui, les chimistes de l’Université Northwestern ont résolu ce mystère de longue date. En construisant les molécules à partir de zéro en laboratoire, ils ont confirmé pour la première fois les structures précises des sécalosides A et B.
Grâce à un schéma moléculaire précis disponible, les chercheurs peuvent désormais étudier comment ces composés du pollen de seigle, qui provient d’une céréale largement cultivée pour ses céréales, interagissent avec le système immunitaire. Ces connaissances pourraient éventuellement aider à orienter le développement de nouvelles approches de traitement du cancer.
Les résultats ont été publiés dans le Journal de l’American Chemical Society.
“Dans des études préliminaires, d’autres chercheurs ont découvert que le pollen de seigle pouvait aider différents modèles animaux à éliminer les tumeurs grâce à un mécanisme inconnu et non toxique”, a déclaré Karl A. Scheidt de Northwestern, qui a dirigé l’étude. “Maintenant que nous avons confirmé la structure de ces molécules, nous pouvons trouver l’ingrédient actif – ou quelle partie de la molécule fait le travail. Il s’agit d’un point de départ passionnant pour créer de meilleures versions de ces molécules qui pourraient éventuellement éclairer les approches thérapeutiques contre le cancer.”
Scheidt est professeur de chimie au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern et professeur de pharmacologie (par courtoisie) à la Feinberg School of Medicine de l’Université Northwestern. Il est également membre du Chemistry of Life Processes Institute et du Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center de la Northwestern University.
Le rôle de la nature dans la découverte de médicaments
De nombreux médicaments importants trouvent leur origine dans la nature. Les scientifiques étudient depuis longtemps les plantes, les champignons et les microbes à la recherche de composés susceptibles d’inspirer de nouveaux traitements.
La morphine, un analgésique puissant, provient du pavot à opium. Le taxol, un médicament de chimiothérapie important, a été isolé pour la première fois à partir de l’if du Pacifique. Les statines, qui aident à réduire le cholestérol et le risque de maladie cardiaque, proviennent de champignons.
“Les produits naturels ne sont pas nécessairement des médicaments efficaces en eux-mêmes, mais ils constituent d’excellentes pistes”, a déclaré Scheidt. “Nous pouvons nous inspirer de produits naturels et utiliser la chimie pour créer de meilleures versions disponibles par voie orale, qui survivent au métabolisme et atteignent les bonnes cibles.”
Le pollen de seigle pourrait éventuellement rejoindre cette liste. L’extrait de pollen de seigle est déjà vendu comme complément alimentaire que de nombreuses personnes utilisent pour soutenir la santé de la prostate. Cependant, les scientifiques ne l’ont pas encore développé en traitement pharmaceutique. Un obstacle majeur était le manque d’une image claire des structures tridimensionnelles des molécules.
Résoudre un casse-tête moléculaire long de plusieurs décennies
Les techniques traditionnelles, notamment la spectroscopie avancée de résonance magnétique nucléaire, ne pouvaient pas déterminer pleinement la manière dont les éléments clés des molécules étaient disposés. En conséquence, les scientifiques ont passé des décennies à débattre entre deux modèles structurels possibles.
Les deux versions contenaient les mêmes atomes connectés de la même manière et partageaient la même forme globale. La différence était qu’une région critique existait comme image miroir dans chaque modèle. Même cette variation subtile peut affecter considérablement la façon dont une molécule interagit avec des cibles biologiques et si elle produit un effet biologique.
“C’est comme vos mains”, a déclaré Scheidt. “Ce sont des images miroir l’une de l’autre, mais il faut un gant différent pour chacun. Si vous aviez deux gants pour gauchers, cela ne fonctionnerait pas car vos mains ne peuvent pas se superposer.”
Construire les molécules à partir de zéro
Pour résoudre l’incertitude, l’équipe de Northwestern s’est appuyée sur la synthèse totale, un processus dans lequel les chercheurs construisent étape par étape une molécule naturelle en laboratoire.
Le travail s’est avéré exceptionnellement difficile car les sécalosides A et B contiennent en leur noyau un anneau à 10 chaînons extrêmement rare et très tendu. Cette structure étroitement compressée est notoirement difficile à assembler.
Les chercheurs ont surmonté le problème en créant d’abord un anneau plus grand et plus flexible. Ils ont ensuite déclenché une réaction chimique qui l’a converti en un anneau plus petit en une seule étape.
Après avoir produit les deux versions proposées des molécules, l’équipe les a comparées à des échantillons extraits du pollen de seigle. Un seul correspondait parfaitement, permettant aux chercheurs d’identifier définitivement les bonnes structures.
“Nous avons démontré que nous pouvons fabriquer le cœur de ce produit naturel”, a déclaré Scheidt. “Maintenant, nous essayons de trouver des collaborateurs potentiels en immunologie qui pourraient nous aider à traduire cela en un éventuel critère d’évaluation clinique.”
L’étude, « Synthèse et confirmation structurelle des secalosides A et B », a été soutenue par l’Institut national des sciences médicales générales, la bourse Lambert de l’Institut de chimie des processus vitaux et la National Science Foundation.
