Light It Up : Utiliser les gènes Firefly pour comprendre la biologie du cannabis

Cette recherche aidera les producteurs de chanvre et de cannabis à mieux contrôler les niveaux de CBD et de THC dans leurs cultures

21 juin 2022 | Anna Zarra Aldrich, Collège de l'agriculture, de la santé et des ressources naturelles

Light It Up : Utiliser les gènes Firefly pour comprendre la biologie du cannabis

Cette recherche aidera les producteurs de chanvre et de cannabis à mieux contrôler les niveaux de CBD et de THC dans leurs cultures

Femme debout près de la plante de cannabis
Yi Ma près de plants de cannabis dans la serre CAHNR (Jason Sheldon/UConn Photo)

Le cannabis, une plante qui attire de plus en plus l'attention pour ses nombreuses propriétés médicinales, contient des dizaines de composés connus sous le nom de cannabinoïdes.

L'un des cannabinoïdes les plus connus est l'acide cannabidiolique (CBD), qui est utilisé pour traiter la douleur, l'inflammation, les nausées et plus encore.

Les cannabinoïdes sont produits par les trichomes, de petites saillies pointues à la surface des fleurs de cannabis. Au-delà de ce fait, les scientifiques en savent très peu sur la façon dont la biosynthèse des cannabinoïdes est contrôlée.

Yi Ma, professeur assistant de recherche, et Gerry Berkowitz, professeur au College of Agriculture, Health and Natural Resources ont reçu un financement par le biais de la National Research Initiative du Département américain de l'agriculture pour découvrir les mécanismes moléculaires sous-jacents au développement du trichrome et à la synthèse des cannabinoïdes.

Berkowitz et Ma, ainsi que d'anciens étudiants diplômés Samuel Haiden et Peter Apicella, ont découvert des facteurs de transcription responsables de l'initiation des trichomes et de la biosynthèse des cannabinoïdes. Les facteurs de transcription sont des molécules qui déterminent si un morceau d'ADN d'un organisme sera transcrit en ARN, et donc exprimé.

Dans ce cas, les facteurs de transcription provoquent la transformation des cellules épidermiques des fleurs en trichomes. La découverte de l'équipe a récemment été publiée sous la forme d'un article de fond dans Plants . Des recherches connexes sur les trichomes ont également été publiées dans Plant Direct . En raison de l'impact économique potentiel du gène, UConn a déposé une demande de brevet provisoire sur la technologie .

Avec cette nouvelle subvention, les chercheurs continueront d'explorer comment ces facteurs de transcription jouent un rôle dans le développement des trichomes pendant la maturation des fleurs.

Berkowitz et Ma cloneront les promoteurs (la partie de l'ADN à laquelle les facteurs de transcription se lient) d'intérêt. Ils placeront ensuite les promoteurs dans les cellules d'une plante modèle avec une copie du gène qui fait s'allumer les lucioles, connu sous le nom de luciférase de luciole ; la luciférase est fusionnée au promoteur du cannabis, donc si le promoteur est activé par un signal, le rapporteur de la luciférase générera de la lumière. "C'est une façon astucieuse d'évaluer les signaux qui orchestrent la synthèse des cannabinoïdes et le développement des trichomes", déclare Berkowitz.

Les chercheurs chargeront les promoteurs clonés et la luciférase dans un plasmide. Les plasmides sont des molécules d'ADN circulaires qui peuvent se répliquer indépendamment des chromosomes. Cela permet aux scientifiques d'exprimer les gènes d'intérêt même s'ils ne font pas partie de l'ADN génomique de la plante. Ils délivreront ces plasmides dans les feuilles ou les protoplastes des plantes, des cellules végétales sans paroi cellulaire.

Lorsque le promoteur contrôlant l'expression de la luciférase entre en contact avec les facteurs de transcription responsables du développement des trichomes (ou déclenchés par d'autres signaux tels que les hormones végétales), le «rapporteur» de la luciférase produira de la lumière. Ma et Berkowitz utiliseront un instrument appelé luminomètre, qui mesure la quantité de lumière provenant de l'échantillon. Cela indiquera aux chercheurs si les régions promotrices qu'ils étudient sont contrôlées par des facteurs de transcription responsables de l'augmentation du développement des trichomes ou de la modulation des gènes qui codent pour les enzymes biosynthétiques des cannabinoïdes. Ils peuvent également savoir si les promoteurs répondent aux signaux hormonaux.

Dans des travaux antérieurs sous-tendant la justification de cette approche expérimentale, Ma et Berkowitz, ainsi que l'étudiant diplômé Peter Apicella, ont découvert que l'enzyme qui fabrique le THC dans les trichomes de cannabis n'est peut-être pas l'étape limitante critique régulant la production de THC, mais plutôt la génération du précurseur du THC. (et de CBD) et la navette facilitée par le transporteur du précurseur vers le bulbe extracellulaire pourraient être des déterminants clés dans le développement de souches de cannabis à forte teneur en THC ou en CBD.

La plupart des producteurs de cannabis cultivent du chanvre, une variété de cannabis avec des niveaux de THC naturellement inférieurs à ceux de la marijuana. Actuellement, la plupart des variétés de chanvre qui ont des niveaux élevés de CBD contiennent également des niveaux inacceptables de THC. C'est probablement parce que les plantes de chanvre fabriquent toujours l'enzyme qui produit le THC. Si la plante contient plus de 0,3 % de THC, elle est considérée comme illégale au niveau fédéral et, dans de nombreux cas, doit être détruite. Une meilleure compréhension de la façon dont la plante produit du THC signifie que les scientifiques pourraient éliminer de manière sélective l'enzyme qui synthétise le THC en utilisant des techniques d'édition du génome telles que CRISPR. Cela produirait des plantes avec des niveaux inférieurs ou sans THC.

"Nous envisageons que les connaissances fondamentales obtenues puissent être traduites en nouveaux outils et stratégies génétiques pour améliorer le profil des cannabinoïdes, aider les producteurs de chanvre à résoudre le problème commun de la surproduction de THC et bénéficier à la santé humaine", déclarent les chercheurs.

D'un autre côté, ces connaissances pourraient conduire à la production de plants de cannabis qui produisent plus d'un cannabinoïde désiré, le rendant plus précieux et plus rentable.

En plus de partager ces découvertes avec les scientifiques du cannabis, l'industrie et les producteurs, les chercheurs intégreront ces nouvelles connaissances dans les cours UConn sur l'horticulture du cannabis .

Cette subvention soutiendra également la formation d'étudiants de premier cycle intéressés par la recherche sur le cannabis, leur fournissant les compétences nécessaires pour entrer sur le marché du travail.

Cette recherche a été renforcée par des données préliminaires recueillies par Berkowitz grâce à une subvention du programme d'excellence en recherche de l'OVPR . Pour plus d'informations sur les opportunités de commercialisation, contactez techcomm@uconn.edu .

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Commentaires

Chanvre, Cannabis, Marijuana.

Chanvre, Cannabis, Marijuana. Bien Être !

Peur de: La pollinisation croisée*
https://blocpot.qc.ca/fr/forum/5111

La plupart des producteurs de cannabis cultivent du "chanvre", une variété de "cannabis" avec des niveaux de THC naturellement inférieurs à ceux de la "marijuana".

Chanvre industriel (fibre) Thérapeutique (fleurs/huiles) ou Récréatif (la variante delta-8*) ?

« Le problème commun de la surproduction de THC et bénéficier à la santé humaine »

Pour bénéficier à la santé humaine la “surproduction” de THC est essentielle !
Conclusions de recherches scientifiques, en Israël, double aveugle (le CBD comme placébo), sur des humains à qui on a fourni des cannabis contrôlés à différents taux en THC et CBD, suivi de tests cognitifs.

Légalisation stupide du CBD seulement !
Prive des humains souffrants et mourants du THC à différents taux, prouvé nécessaire pour diverses maladies.
Ex: enfants épileptiques qui ont besoin d'un mélange 1:1 ( 1 mg de CBD : 1 mg de THC).

* La loutre: La pollinisation croisée
https://blocpot.qc.ca/fr/forum/5111

Soumis par Zappiste le 9 septembre 2019 - 10:35.
Forums: Botanique
La pollinisation croisée

« En plus d'être un enjeu économique, la pollinisation croisée met en lumière un problème encore plus grand. C'est de la pérennité de l'espèce dont il est question. »

« On doit encourager les producteurs à adopter des choix de culture sans pollen. Pour ce faire, la teneur limite en THC doit être élevée à 0,5% et de nouvelles variétés de semences (textile, CBD) doivent être approuvées par Santé Canada. On doit créer des zones d'exclusion ou des espaces tampons d'au moins 10 kilomètres. »

Cet été, ma fille et moi avons participé au Colloque provincial sur la culture du chanvre industriel. Il y avait là un bel éventail d'humains, chacun représentant un aspect de cette industrie agricole. Par exemple, des gars de l'Abitibi en quête de fibre de qualité pour leur usine de textile; des français producteurs de semence; des producteurs de graine de chanvre pour la consommation humaine (ce qui va sans dire car, au Canada, le chanvre ne peut être donné à manger aux... animaux!); des micro-producteurs de cannabis médicinal; des macro-producteurs de cannabis; des agronomes, des élus etc.

Les agriculteurs se sont plaint de ne pas intéresser les investisseurs qui préfèrent mettre leurs milliards dans le cannabis. Ils sont limités dans le choix de semences aux variétés autorisées par Santé Canada. Celles-ci sont choisies, entre autre, pour leur faible teneur en THC, i.e. moins de 0,3% et , malheureusement, elles ne contiennent également que trop peu de CBD. Pour améliorer leur rendement, leur revenu, ils optent pour des variétés dites à deux fins. Ils récoltent donc en deuxième lieu la tige de la plante pour la fibre qu'on en tire. Mais voilà, le marché du textile n'est pas trop intéressé non plus à cette fibre qui, disons-le, est à cette fin de piètre qualité.

Les français, avec une petite touche d'arrogance bien légitime, ont expliqué que la culture de la graine de chanvre, aussi appelée chènevis, est ce qui est le plus simple à réaliser et ne représente pas un véritable défi comparé à la production de fibre textile de qualité où par exemple les plants mâles doivent être éliminés (tiens donc!) pour concentrer les efforts de la plante femelle à la production de fibre.

Je sens que vous me voyez venir... Et bien voilà! Il semble évident que la législation sur le cannabis n'est pas terminée. A l'instar de ce qui se passe aux USA, un grave problème de pollen existe. En effet, le cannabis étant une plante anémogame ou anémophile, sa pollinisation est assurée par le vent. Les 350 000 grains de pollen que chaque fleur mâle produit sont transportés sur des distances allant jusqu'à des centaines de kilomètres là où il n'y a pas d'obstacle, par exemple la mer Méditerranée. Plus près de nous, de la pollinisation croisée légère a été observée sur une distance de 10 kilomètres et sévère à 5 kilomètres.

En plus d'être un enjeu économique, la pollinisation croisée met en lumière un problème encore plus grand. C'est de la pérennité de l'espèce dont il est question. Je crois que la légalisation du cannabis est paradoxalement un des plus grands dangers que cette plante magique aura connus. Lors des différentes tentatives d'éradication survenues dans l'histoire, le capital génétique de l'espèce n'était pas menacé. Il a suffit que des graines soient préservées. Aujourd'hui, c'est au génome que nous nous attaquons. Grâce à la pollinisation croisée et à la démocratisation de sa culture, nous introduisons les gènes de chanvre industriel dans le cannabis. Déjà, à ce point de vue, on pourrait par exemple, remettre en question l'introduction des gènes de cannabis ruderalis pour obtenir les hybrides aphotopériodiques (automatiques), à la différence que ces travaux sont exécutés par des pros, non pas par le vent.

Il est important d'y voir, et vite. On doit encourager les producteurs à adopter des choix de culture sans pollen. Pour ce faire, la teneur limite en THC doit être élevée à 0,5% et de nouvelles variétés de semences (textile, CBD) doivent être approuvées par Santé Canada. On doit créer des zones d'exclusion ou des espaces tampons d'au moins 10 kilomètres.

A bientôt,

La loutre

*Le delta-8-tétrahydrocannabinol est un cannabinoïde psychoactif présent dans la plante de chanvre/cannabis.
C'est un isomère du delta-9-tétrahydrocannabinol, le composé communément appelé THC. Le ∆⁸-THC fait l'objet de recherches préliminaires pour ses propriétés biologiques.

La variante delta-8 est produite naturellement par les plantes de chanvre et de marijuana, mais seulement comme un sous-produit en quantités relativement faibles jusqu’à récemment. Cela a récemment changé, car de nombreux producteurs cultivent des plantes qui répondent aux critères du chanvre industriel afin d’accéder au potentiel lucratif des phytohormones tout en maintenant une teneur en delta-9 THC suffisamment faible pour rester dans la légalité. Des croisements sélectifs ont également été entrepris pour créer des souches spécialisées de cannabis qui produisent beaucoup de delta-8 THC, qui peut ensuite être extrait et purifié à l’aide de différentes méthodes une variété de méthodes différentes comme la chromatographie, la filtration et la distillation fractionnée, pour n’en citer que quelques-unes. Est un cannabinoïde produit en petites quantités par les plantes de chanvre

Il existe une méthode alternative pour produire le delta-8-THC, et elle implique l’isomérisation (changements dans l’arrangement des structures moléculaires). Le précurseur utilisé est le CBD (cannabidiol), car ce cannabinoïde a déjà une structure très similaire à celle du THC. Le traitement des substances par la chaleur ou l’acide provoque des réactions chimiques qui transforment les réactifs de départ en delta-8 THC, qui peut ensuite être filtré ou extrait d’une autre manière pour être traité ultérieurement.

Le delta-8 est un type de THC dont la structure est légèrement différente. L’autre variété de THC, plus courante, est également connue sous le nom de delta-9.

Les effets du delta-8 sont similaires à ceux de la consommation de marijuana, mais moins puissants.

La législation actuelle ne mentionne pas le delta-8, ce qui crée une faille, mais cela pourrait changer avec la mise à jour des directives.

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