Imprimer des produits pharmaceutiques à base de plantes – sans plantes

Une équipe d’étudiants de l’Université de Rochester aux USA a développé une solution pour préserver les composés chimiques dérivés des plantes. Leur système de bio-impression 3D pourrait modifier la production de médicaments d’origine végétale et offrir une réponse concrète aux impacts du changement climatique.

Une innovation au service de la pharmacopée mondiale

Face à la menace croissante que représente le changement climatique pour de nombreuses espèces végétales, une équipe de dix étudiants de premier cycle de l’Université de Rochester, surnommée « Team RoSynth », a mis au point un système de bio-impression 3D abordable. Ce système vise à optimiser la production de médicaments et de produits pharmaceutiques dérivés de plantes, y compris ceux issus d’espèces en danger. En novembre, leur recherche a été présentée lors de la compétition internationale iGEM 2023, où ils ont été récompensés par une médaille d’or, se classant ainsi parmi les équipes les plus reconnues des États-Unis.

Une méthode ingénieuse de bio-impression d’hydrogels

Le système conçu par la « Team RoSynth » se distingue par sa capacité à imprimer des hydrogels, des substances semblables à de la gelée, qui peuvent contenir et libérer des molécules biologiques. Cette technique permet d’imprimer des bactéries et des levures génétiquement modifiées dans des hydrogels adjacents, plongés ensuite dans un bouillon nutritif liquide. Cette approche divise le travail complexe de synthèse chimique finale entre deux types de microbes, accélérant ainsi le processus.

Une innovation clé réside dans le fait que les levures et les bactéries doivent croître séparément pour éviter que l’une ne se développe plus rapidement et ne cause la mort de l’autre. Elles doivent également pouvoir échanger des molécules pour constituer le produit chimique final.

« Pour résoudre ce problème délicat, les étudiants ont conçu une solution ingénieuse », explique Anne S. Meyer, professeure associée au Département de biologie et conseillère de l’équipe iGEM de Rochester.

Une réponse au changement climatique

Inspirée par la pandémie de COVID-19 et le changement climatique, l’équipe a débuté la réflexion sur ce projet au début de l’année 2023, avec l’objectif d’adresser les impacts du changement climatique sur les approvisionnements en composés chimiques d’origine végétale. « Notre équipe iGEM se concentrait sur la crise climatique et les pénuries agricoles auxquelles nous avons été confrontés, en particulier à l’ère du COVID. Nous avons vu de première main l’importance d’avoir des médicaments accessibles et fiables », partage Medha Pan, major en génétique moléculaire.

Un bio-imprimeur abordable

Une partie de la mission de l’équipe était de créer un bio-imprimeur abordable avec un design open-source, permettant à d’autres de synthétiser des composés chimiques d’origine végétale. « Un bio-imprimeur typique coûtera plus de 10 000 dollars, mais nous en avons conçu un pour moins de 500 dollars », déclare Allie Tay, major en génie biomédical. Le design de l’imprimeur biologique est disponible sur la page Wiki de l’équipe, incluant un guide sur sa construction et son utilisation, afin que d’autres puissent créer et adapter la technologie pour divers usages.

En mêlant nature et technologie de pointe, cette équipe d’étudiants a démontré que les projets novateurs peuvent être menés à bien en un temps record, ouvrant ainsi de nouvelles voies pour la production durable de composés chimiques d’origine végétale.

Légende illustration : les membres de l’équipe iGEM de l’université de Rochester ont utilisé des cultures de bactéries, ici congelées dans l’azote liquide, pour fabriquer des échantillons de bactéries imprimés en 3D dans le cadre de leur projet visant à reproduire les substances chimiques présentes dans les plantes. (Photo de l’université de Rochester / J. Adam Fenster)