Recherche sur le cannabis
Utilisation de la levure de brasserie pour augmenter la production de cannabinoïdes mineurs
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Les cannabinoïdes mineurs ont montré un potentiel thérapeutique prometteur, mais leurs concentrations naturellement faibles dans le cannabis rendent l’extraction coûteuse et inefficace. Maintenant, les chercheurs explorent si la levure de brasserie peut servir de biofabrique pour produire ces composés rares à grande échelle, réduisant ainsi les coûts et l’impact environnemental.
Defis environnementaux de la culture traditionnelle de cannabis
La culture de cannabis, en particulier dans les serres et les environnements intérieurs, est très gourmande en ressources. Les études1 ont constaté que les opérations à grande échelle contribuent de manière significative à la consommation d’électricité et à la dégradation de l’environnement. Par exemple, en Californie, la production de cannabis représente environ 3% de la consommation totale d’électricité. Cette énergie est consommée par les lumières de culture, les ventilateurs et les systèmes de contrôle climatique, ainsi que par l’impact environnemental des engrais chimiques qui peuvent pénétrer dans les cours d’eau.
Étant donné ces défis, les scientifiques recherchent des méthodes plus vertes et plus efficaces pour produire des cannabinoïdes sans l’empreinte environnementale de la culture traditionnelle.
Pourquoi se concentrer sur les cannabinoïdes mineurs?
Au-delà du THC et du CBD, le cannabis contient plus de 100 autres cannabinoïdes, dont la plupart se trouvent en très petites quantités. Ces « cannabinoïdes mineurs » sont de plus en plus étudiés pour leurs avantages médicaux potentiels, mais il est difficile et coûteux de les extraire des plantes en raison de leurs faibles concentrations.
La levure de brasserie comme biofabrique
Jay Keasling, un pionnier de la biologie synthétique, a exploré l’utilisation de la levure comme « usine de médicaments verte ». Les chercheurs de l’Université de Californie, Berkeley, ont bio-ingéniéré la levure de brasserie pour produire des cannabinoïdes rares qui sont presque impossibles à extraire naturellement à grande échelle. Cette recherche2, rapportée par ScienceDaily, démontre que la production basée sur la levure peut fournir des cannabinoïdes de haute qualité à une fraction du coût et avec un risque minimal de contamination.
Autres réussites biotechnologiques avec la levure
La levure est depuis longtemps utilisée en biotechnologie pour produire des molécules complexes, notamment l’insuline, les facteurs de coagulation sanguine, les hormones de croissance et le médicament antipaludique artémisinine. Ce parcours fait d’elle un candidat idéal pour la biosynthèse des cannabinoïdes.
Comment la levure produit-elle des cannabinoïdes
L’équipe de l’UC Berkeley a inséré des gènes de cannabis sativa et de Streptomyces spp. dans la levure à l’aide d’un système d’expression hétérologue pour produire des précurseurs de phytocannabinoïdes. Le processus comprend :
- La condensation de l’acide hexanoïque avec l’acide malonique pour produire de l’acide olivétolique (OA)
- L’alkylation de l’OA avec du geranyl pyrophosphate (GPP) pour former de l’acide cannabigérolique (CBGA)
- L’utilisation d’enzymes spécifiques pour convertir le CBGA en cannabinoïdes mineurs comme le cannabidivarin (CBDV) et le tétrahydrocannabivarin (THCV)
Ces composés peuvent ensuite être isolés pour la recherche et une utilisation thérapeutique potentielle.
| Méthode de production | Extraction traditionnelle de cannabis | Biosynthèse de levure de brasserie |
|---|---|---|
| Matériau source | Plantes de cannabis cultivées en serres ou en intérieur | Cultures de levure bio-ingéniérées |
| Impact environnemental | Consommation d’énergie élevée, lessivage des engrais chimiques | Empreinte énergétique faible, utilisation minimale de produits chimiques |
| Efficacité coût | Élevé pour les cannabinoïdes mineurs | Concurrentiel ou inférieur à l’extraction végétale |
| Scalabilité | Limitée par la capacité de culture | Facilement scalable dans les réservoirs de fermentation |
| Pureté et cohérence | Variable en raison de la génétique et de l’environnement des plantes | Pureté élevée, rendements cohérents |
Defis et potentiel futur
Bien que la méthode montre un grand potentiel, des recherches connexes de Schmidt et Kayser mettent en évidence un goulet d’étranglement : la production d’acide hexanoïque dans la levure peut limiter les rendements. Surmonter ce défi sera essentiel pour augmenter la production à plus grande échelle. Néanmoins, les avantages environnementaux, économiques et de scalabilité font de la biosynthèse de levure un candidat solide pour la production industrielle de cannabinoïdes.
Alors que la recherche sur les cannabinoïdes mineurs se poursuit, des méthodes de production durables comme la biosynthèse de levure pourraient jouer un rôle vital pour répondre à la demande future pour les applications pharmaceutiques et de bien-être.
Références:
1. Zheng, Z., Fiddes, K. & Yang, L. Une revue narrative sur les impacts environnementaux de la culture de cannabis. J Cannabis Res 3, 35 (2021). https://doi.org/10.1186/s42238-021-00090-0
2. University of California – Berkeley. (2019, 27 février). La levure produit des cannabinoïdes à faible coût et de haute qualité. ScienceDaily.
