Les plantes de menthe anciennes pourraient conduire à de nouveaux médicaments/produits

“Les gens reconnaissent facilement les membres de la famille de la menthe pour leurs métabolites spécialisés”, a déclaré Björn Hamberger, professeur agrégé et James K. Billman Jr., MD, professeur doté au College of Natural Science. “Les métabolites sont un moyen efficace pour les plantes de se défendre car elles ne peuvent pas s’enfuir.”

Depuis 2016, Hamberger étudie les métabolites spécialisés dans les plantes appelés terpénoïdes, qui sont essentiels pour protéger les plantes contre les prédateurs et les agents pathogènes et sont également des ingrédients courants dans les produits agrochimiques verts et durables, les antioxydants, les cosmétiques et les parfums.

Hamberger a travaillé avec Robin Buell, un ancien chercheur en génomique MSU maintenant à l’Université de Géorgie, qui a séquencé plusieurs génomes de plantes de menthe. Cette collaboration avec l’équipe de Buell a conduit les étudiantes diplômées de Hamberger, Abigail Bryson et Emily Lanier, à découvrir comment plusieurs génomes de la famille de la menthe ont évolué et comment ces chimies ont émergé au cours des 60 à 70 derniers millions d’années.

“Au cours de millions d’années, les plantes se sont adaptées et ont évolué pour leurs niches particulières où elles prospèrent, ce qui signifie que ces chimies sont diverses et se sont clairement adaptées à leur environnement”, a déclaré Hamberger. “Nous essayons donc d’identifier et de découvrir les voies d’accès à ces métabolites spécialisés que fabriquent les plantes.”

Adoptant une approche interdisciplinaire, Bryson a identifié l’organisation génomique de la biosynthèse des terpénoïdes et Lanier a analysé les voies chimiques. Ensemble, Lanier et Bryson ont découvert quelque chose de très inhabituel dans le génome de la beauté de la famille de la menthe. Il possède un grand groupe de gènes biosynthétiques. Un BGC est un groupe de gènes proches les uns des autres dans le génome et impliqués dans les mêmes voies métaboliques. Ces gènes sont comme les perles individuelles d’un collier, séparés et pourtant connectés. De plus, Bryson et Lanier ont trouvé des variantes de ce BGC dans six autres espèces de la famille de la menthe.

“Nous apprenons que l’emplacement physique des gènes dans le génome est important”, a déclaré Bryson. “Il peut conduire l’évolution de voies métaboliques spécialisées dans la plante, conduisant à une grande diversité de composés végétaux naturels intéressants.”

Les BGC sont bien connus dans le monde bactérien mais leur rôle chez les plantes n’est pas entièrement compris. Le cluster BGC de la plante beautyberry contient des gènes qui codent pour deux voies terpénoïdes distinctes. L’équipe a découvert que ces terpénoïdes s’accumulent dans diverses parties de la plante, telles que les feuilles et les racines, et peuvent jouer des rôles distincts dans l’adaptation.

“C’est la même molécule de base, mais chaque espèce fabrique sa propre version et la modifie de différentes manières pour répondre à ses besoins de survie”, a déclaré Lanier.

Hamberger le décrit comme une recette dont tout le monde a une copie et qu’il modifie en fonction de ses besoins et de ses préférences.

Des recherches antérieures ont conduit à des utilisations médicales uniques pour les plantes de menthe. Par exemple, Indian Coleus peut être utilisé comme traitement naturel du glaucome et la sauge du Texas est un antimicrobien naturel efficace contre la tuberculose. Les nouvelles adaptations moléculaires que Hamberger et son équipe ont trouvées ouvrent la porte à de futures applications de produits végétaux naturels de la famille de la menthe.

“Notre équipe a été enthousiasmée par les opportunités au sein de la famille de la menthe”, a déclaré Hamberger. “Ces enzymes de menthe, comme dans la plante américaine Beautyberry, nous donnent la possibilité de fabriquer des produits naturels à base de plantes en laboratoire, y compris – espérons-le dans le futur – des répulsifs naturels contre les moustiques qui sentent bon.”