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Publié le 2024-11-16 10h30. Des recherches récentes révèlent que la capacité du cannabis à produire des composés comme le THC n’est pas innée, mais le fruit d’une longue évolution marquée par des mutations génétiques et une spécialisation progressive des enzymes.

• La production de cannabinoïdes, dont le THC et le CBD, est le résultat d’un processus évolutif complexe et non linéaire.
• Des scientifiques ont réussi à « réanimer » des enzymes ancestrales pour reconstituer l’histoire chimique de la plante.
• La duplication de gènes a joué un rôle clé dans la spécialisation des enzymes et l’apparition de la diversité chimique du cannabis.

Pendant longtemps, on a considéré que le cannabis possédait naturellement la capacité de synthétiser des molécules comme le tétrahydrocannabinol (THC). Cette caractéristique semblait inscrite dans son ADN depuis toujours. Or, de nouvelles études scientifiques démontrent que cette aptitude est le résultat d’un lent processus d’adaptation, de tentatives et d’ajustements successifs, bien loin d’une évolution linéaire.

Une étude publiée dans le Magazine de biotechnologie végétale reconstitue pour la première fois expérimentalement la manière dont le cannabis a appris à produire les cannabinoïdes les plus connus, tels que le THC, le CBD et le CBC. Pour ce faire, les chercheurs ont redonné vie à des enzymes très anciennes, datant de millions d’années, à une époque où la plante n’avait pas encore déterminé sa voie chimique.

Dans les plantes de cannabis actuelles, la production de cannabinoïdes est hautement spécialisée. Chaque enzyme a une tâche précise et agit sur une seule molécule. L’une conduit à la formation de THC, une autre au CBD, et ainsi de suite. Il s’agit d’un système efficace, presque industriel.

Mais au début, la situation était très différente. Les chercheurs ont découvert que la première enzyme typique du cannabis était non spécialisée, une sorte d’enzyme « indécise ». À partir de la même molécule de base, l’acide cannabigérolique (CBGA), elle était capable de produire simultanément plusieurs cannabinoïdes différents, un véritable mélange chimique, loin de la précision que l’on connaît aujourd’hui.

Ce n’est qu’au fil du temps, grâce à des copies répétées du même gène et à de petites mutations, que ces enzymes ont commencé à se spécialiser. Certaines ont privilégié la voie du THC, d’autres celle du CBD. C’est ainsi que le cannabis a construit, étape par étape, son identité chimique.

Des enzymes réanimées pour retracer l’histoire de la plante

Pour parvenir à ces conclusions, les scientifiques ont utilisé une technique de reconstruction de séquences ancestrales. Ils ont comparé les gènes du cannabis avec ceux de plantes apparentées, comme le houblon, afin de retracer la forme que devaient avoir les enzymes il y a des millions d’années.

Une fois reconstruites, ces enzymes « anciennes » ont été synthétisées en laboratoire et insérées dans de la levure. Les chercheurs ont ainsi pu observer directement leur fonctionnement. Le résultat était sans appel : avant le cannabis, aucune enzyme n’était capable de transformer le CBGA. Cependant, dès l’apparition de la première enzyme spécifique à une plante, la production de cannabinoïdes a commencé, bien que de manière confuse et non sélective. Cette dynamique est typique de l’évolution : on expérimente d’abord, puis on affine. La nature procède par essais et erreurs, et non par des plans parfaits.

La duplication des gènes, un moteur d’innovation chimique

Un élément clé de cette histoire est la duplication des gènes. Lorsqu’un gène se copie, une version continue de remplir sa fonction tandis que l’autre est libre d’évoluer. Parfois, cela ne donne rien d’intéressant, mais d’autres fois, de nouvelles fonctions apparaissent.

Le cannabis semble avoir exploité ce mécanisme avec succès. À partir d’une seule enzyme ancestrale, des enzymes de plus en plus spécialisées sont nées, chacune étant orientée vers un cannabinoïde spécifique. Cela remet également en question l’idée selon laquelle les composés de type CBD seraient apparus avant les composés psychoactifs. En réalité, les précurseurs du THC étaient déjà présents dans les phases initiales, mais pas encore « optimisés ».

Pour la plante, le THC n’était évidemment pas destiné à procurer des effets psychoactifs. Il est plus probable que ces composés aient joué un rôle dans la défense, en réponse au stress ou dans la protection contre les micro-organismes. Une chimie variée est souvent un avantage, surtout dans des environnements imprévisibles.

Un détail rend cette recherche particulièrement intéressante, même en dehors des laboratoires : les enzymes anciennes se sont révélées plus robustes et plus faciles à utiliser que les enzymes modernes. Elles fonctionnent mieux, sont moins « capricieuses » et s’adaptent avec plus de souplesse.

Cet aspect est crucial pour la production de cannabinoïdes médicinaux. La culture du cannabis nécessite du temps, de l’espace et des conditions contrôlées, tandis que la production à l’aide de micro-organismes promet une plus grande stabilité et un impact moindre. Dans ce contexte, les enzymes anciennes pourraient devenir des outils précieux.

Le cas du CBC et des cannabinoïdes méconnus

Parmi les cannabinoïdes analysés, le cannabichromène (CBC) se distingue. Étudié pour ses possibles effets anti-inflammatoires et analgésiques, il n’est présent qu’à l’état de traces dans la plupart des plantes de cannabis. Selon les chercheurs, cette rareté est une conséquence directe de la spécialisation enzymatique, qui a favorisé d’autres voies chimiques.

En laboratoire, il a toutefois été possible de créer des versions intermédiaires des enzymes capables de produire du CBC de manière beaucoup plus efficace. Cela ouvre la voie à de nouvelles variétés de cannabis et à des systèmes de production alternatifs, basés sur des micro-organismes, avec des applications potentielles dans le domaine médical.

Que nous apprend cette découverte ?

Certaines zones d’ombre subsistent, liées au manque de données génétiques complètes sur les plantes apparentées au cannabis. Il n’est pas possible d’établir avec une certitude absolue quand exactement a commencé la production des premiers cannabinoïdes. Mais une chose est claire : l’évolution du cannabis n’est plus seulement une théorie.

Le THC, aujourd’hui au centre des débats culturels, sociaux et scientifiques, est le résultat de millions d’années d’essais, d’erreurs et d’adaptation. Et peut-être qu’en regardant ce passé imparfait, nous pourrons trouver les solutions les plus intéressantes pour l’avenir.