Alors que l’homme a évolué sur une période d’environ 6 millions d’années, les percées de la médecine moderne telle que nous la connaissons aujourd’hui n’ont commencé qu’aux 19e et 20e siècles. Alors comment l’homme a-t-il pu survivre à des millions d’années de maladies et d’affections sans les médicaments et les traitements modernes ?
C’est une question que je me suis posée lorsque la pandémie de COVID-19 a atteint ma famille en Inde en avril 2020, alors que l’accès aux vaccins et aux traitements était très limité. Toutes mes années de travail en tant que scientifique biomédicale, qui exigeaient des preuves empiriques et des tests de sécurité formels avant d’utiliser un traitement, ont été reléguées au second plan alors que je me démenais pour trouver des thérapies potentielles à partir de toutes les sources possibles, qu’il s’agisse d’articles scientifiques ou de folklore. J’étais prêt à essayer toute médecine expérimentale ou traditionnelle qui pourrait avoir une chance d’aider mon père.
Heureusement, mon père s’est rétabli. Je ne peux pas dire avec certitude si l’un des médicaments traditionnels que nous avons utilisés l’a effectivement aidé à se rétablir. Mais en tant que personne dont toute la carrière scientifique s’est concentrée sur la découverte de nouveaux médicaments à partir de composés chimiques trouvés dans la nature, je me suis demandé s’il y avait une molécule dans les médicaments traditionnels que nous avons utilisés qui pourrait être isolée et optimisée pour traiter le COVID-19.
Des scientifiques comme moi ont cherché de nouveaux médicaments pour diverses maladies en purifiant des composés existants dans la nature au lieu d’en synthétiser de complètement nouveaux en laboratoire. Qu’il s’agisse de COVID-19 ou de la résistance aux antibiotiques, je pense que les succès passés et les nouvelles technologies montrent l’énorme potentiel du développement de nouveaux médicaments à partir de produits naturels.
Dans les premiers temps, le développement de médicaments impliquait la recherche de plantes aux propriétés médicinales. Depuis, les scientifiques ont pu isoler les principes actifs conférant des propriétés médicinales aux produits naturels, comme la morphine contenue dans le pavot.
L’avantage du produit naturel
L’homme a évolué conjointement avec le reste de la nature au fil du temps, et l’obtention de médicaments est peut-être l’une des interactions les plus importantes que l’homme continue d’avoir avec le monde naturel. Des analyses d’ADN ont montré que les premiers humains ont pu traiter les abcès dentaires avec du peuplier, qui contient le principe actif de l’aspirine, et de l’huile de palme. Penicillium moisissure, contenant l’antibiotique pénicilline.
Les chercheurs appellent les molécules, comme celles qui donnent au peuplier et à l’alpiste leur nom. Penicillium leurs effets biologiques, car elles sont produites par des organismes vivants tels que les microbes, les champignons, les coraux et les plantes. Ces produits naturels ont évolué pour être structurellement “optimisés” afin de remplir des fonctions biologiques particulières, principalement pour dissuader les prédateurs ou obtenir un avantage de survie dans un environnement particulier et par rapport à d’autres concurrents.
Le fait que les produits naturels soient déjà fabriqués pour fonctionner dans des créatures vivantes les rend particulièrement intéressants comme source de découverte de médicaments. Si les protéines peuvent avoir un aspect différent selon les organismes, beaucoup ont des caractéristiques structurelles et des fonctions similaires d’une espèce à l’autre. Cela peut faciliter la recherche de protéines apparentées qui fonctionnent chez l’homme.
Panthéon des produits naturels
Les produits naturels dérivés de microbes et de plantes constituent la plus grande ressource pour la découverte de médicaments pour la médecine moderne. Citons, à titre d’exemple, la découverte de l’antibiotique pénicilline en 1940 à partir de Penicillium moisissure a permis aux médecins de traiter des infections auparavant mortelles et a lancé l’ère des antibiotiques.
En septembre 2019, plus de 50 % des médicaments actuellement disponibles et approuvés par la FDA sont directement ou indirectement dérivés de produits naturels. L’un des médicaments les plus vendus de ces deux dernières décennies, l’atorvastatine (Lipitor), un médicament anti-cholestérol, est dérivé d’un composé produit par le champignon… Penicillium citrinum. De 1992 à 2017, les ventes d’atorvastatine aux États-Unis ont totalisé 94,67 milliards de dollars américains.
La pénicilline a révolutionné la médecine.
Parmi les autres exemples importants de médicaments dérivés de produits naturels utilisés aujourd’hui, on peut citer l’amphotéricine B, un antifongique isolé à partir d’une bactérie du sol. Streptomyces nodosusla chimiothérapie taxol, isolée de l’écorce de l’if du Pacifique, et l’immunosuppresseur cyclosporine, isolé du champignon . Tolypocladium inflatum.
Je suis convaincu que des traitements non découverts pour un large éventail de maladies se trouvent sous notre nez dans des produits naturels. En janvier 2021, la FDA a approuvé la voclosporine (Lupkynis), isolée du champignon.Tolypocladium inflatumpour traiter le lupus. Récemment, les chercheurs ontont étudié le cannabidiol et d’autres composés cannabinoïdes comme moyen potentiel de prévenir ou de traiter le COVID-19. La FDA n’a encore autorisé aucun médicament contenant du CBD pour le COVID-19.
Les défis de la découverte de produits naturels
Les chercheurs sont de plus en plus capables d’utiliser de nouvelles technologies et méthodes de criblage pour isoler des produits naturels non identifiés auparavant. Le criblage des produits naturels implique généralement l’examen d’une vaste bibliothèque d’extraits de sources naturelles. Le Natural Product Drug Discovery Core, que j’ai cofondé avec mon collègue David Sherman à l’université du Michigan, par exemple, recherche des cibles médicamenteuses potentielles dans une bibliothèque contenant environ 50 000 extraits de produits naturels qui contiennent chacun 30 à 50 molécules à tester.
Cependant, la découverte de médicaments à base de produits naturels n’est pas sans difficultés. Depuis les années 1980, les produits naturels sont tombés en disgrâce en raison d’un certain nombre de difficultés. Il s’agit notamment de la difficulté d’accéder à des méthodes de criblage coûteuses et des limites de la technologie qui ne permet pas d’analyser pleinement la complexité des produits naturels. Il existe également des considérations écologiques et juridiques, comme l’accès durable aux échantillons et le maintien de la biodiversité. Les sociétés pharmaceutiques ont réduit leurs programmes de découverte de médicaments à base de produits naturels, et les financements fédéraux sont également rares en raison de la rentabilité limitée.
Avec l’augmentation de la résistance aux antibiotiques, il devient encore plus impératif de développer de nouveaux médicaments et d’utiliser les médicaments actuels de manière plus responsable.
Trouver de nouveaux médicaments dans la nature
De nouveaux médicaments sont souvent nécessaires pour des urgences sanitaires sans précédent comme le COVID-19. Ils sont également nécessaires pour faire face à une urgence sanitaire qui a commencé bien avant la pandémie : la résistance aux antibiotiques.
Un rapport de septembre 2017 de l’Organisation mondiale de la santé a réaffirmé que la résistance aux antibiotiques est une urgence sanitaire mondiale qui mettra sérieusement en péril les progrès de la médecine moderne. Si les antibiotiques actuels perdent leur efficacité, des interventions médicales courantes telles que les césariennes et les traitements contre le cancer pourraient devenir incroyablement risquées. Les transplantations pourraient devenir pratiquement impossibles. Les microbes résistants aux antibiotiques ont été la cause directe d’environ 1,27 million de décès en 2019. Le traitement de seulement six des 18 microbes qui constituent une menace de résistance aux antibiotiques coûterait plus de 4,6 milliards de dollars par an rien qu’aux États-Unis. La pandémie de COVID-19 a inversé les progrès antérieurs en matière de traitement de ce problème, avec une augmentation de 15 % des infections résistantes aux antimicrobiens de 2019 à 2020. En revanche, les infections résistantes aux antimicrobiens avaient diminué de 27 % entre 2012 et 2017. Parmi les causes probables de ce recul, on peut citer l’augmentation de l’utilisation des antibiotiques, la difficulté à suivre les directives de contrôle des infections et l’allongement des séjours hospitaliers.
Selon des estimations récentes, environ 75 % des antibiotiques approuvés sont dérivés de produits naturels. Il reste des milliers de micro-organismes dans l’océan à explorer comme sources potentielles de médicaments candidats, sans parler de tous ceux qui se trouvent sur terre. Dans la recherche de nouveaux médicaments pour combattre la résistance aux antibiotiques, les produits naturels peuvent encore être la voie à suivre.
Ashu Tripathi, directeur, Natural Product Discovery Core ; professeur adjoint/chercheur en chimie médicinale, Université du Michigan.
