L'essor de la science du cannabis

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La légalisation du cannabis au Canada a libéré tout un domaine de recherche agronomique autrefois interdit.

 

Jonathan Page a côtoyé le cannabis toute sa vie. Sur l'île de Vancouver, au Canada, où il a grandi dans les années 1970, il était entouré de hippies et de fumeurs de joints. Après avoir obtenu un doctorat en biologie et phytochimie végétale, au début des années 2000, il se sentait donc tout à fait à l'aise à l’idée travailler sur le chanvre cultivé (Cannabis sativa) pour son post-doctorat en Allemagne.

 

Durant ce post-doctorat, Jonathan Page a aidé à caractériser une paire de gènes responsables de la production chez certaines variétés de cannabis d’huiles aromatiques responsables des parfums de pin et de citron. Et lors d'un entretien pour un poste au Conseil national de recherches du Canada (NRC), le jeune chercheur a naturellement proposé des projets similaires visant à étudier comment le cannabis produit des composés d’intérêt pharmaceutique, les cannabinoïdes.

Jonathan Page a obtenu le poste, mais il a déchanté lorsqu'il a commencé à mettre sur pied son équipe de recherche à l'Institut de biotechnologie des plantes du NRC, à Saskatoon, au Canada, en 2003. Son responsable a déclaré : « Vous n'allez pas travailler sur le cannabis ici. Nous sommes le gouvernement. »

Mais un changement de politique rend aujourd’hui la situation tout à fait différente. Le 17 octobre 2018, le Canada est devenu le deuxième pays au monde, après l'Uruguay, à légaliser le cannabis pour toutes ses utilisations. Et bien que quelques autres pays, notamment Israël, aient investi dans la recherche agronomique sur le cannabis, la légalisation totale au Canada a entraîné un afflux sans précédent de fonds pour la recherche fondamentale sur cette plante.

 

La plupart des 129 producteurs de cannabis licenciés au Canada réclament maintenant avec insistance de pouvoir travailler avec les scientifiques sur des questions allant de la cartographie génétique et du génie métabolique aux techniques de culture et de séchage optimales du cannabis. Et, dans le cadre d'un effort visant à conquérir le marché mondial du cannabis légal – un marché qui, selon des estimations prudentes, devrait dépasser les 50 milliards d’euros d'ici une décennie – les gouvernements fédéral et provinciaux du Canada consacrent des millions de dollars à la recherche sur le cannabis.

Certains chercheurs, comme Jonathan Page (qui a quand même pu mener quelques études sur le cannabis au cours de sa décennie au NRC), sont prêts à profiter de la grande ruée vers « l’or vert » au Canada. Mais les botanistes de tous bords se tournent maintenant vers le cannabis, tant pour les opportunités de financement que pour les nouveaux domaines scientifiques inexplorés qui s’ouvrent à eux.

 

« On parle d'une plante qui a un siècle de retard en termes de techniques de sélection et de développement scientifique, explique Ernest Small, botaniste au ministère canadien de l’Agriculture (Agriculture et Agroalimentaire Canada) à Ottawa, qui a étudié le cannabis à plusieurs reprises depuis 1971.

Une recherche au ralenti

Lorsque Jonathan Page est revenu au Canada il y a 15 ans, il s'est d'abord résigné à étudier un proche parent du cannabis, le houblon (Humulus lupulus), utilisé dans la fabrication de la bière. Mais il a cherché par tous les moyens à continuer à travailler sur l'herbe. Le biologiste a obtenu une licence pour cultiver du chanvre industriel, une variété de cannabis cultivée pour ses fibres et qui ne produit que des quantités infimes de tétrahydrocannabinol (THC), le composé psychotrope responsable des effets du cannabis. Finalement, il est entré en contact avec la seule entreprise à l'époque sous contrat avec le gouvernement pour produire du cannabis à des fins médicales.

Jonathan Page a mis en évidence la voie moléculaire qui mène à la formation du THC et du cannabidiol (CBD), le principal autre composé du cannabis ayant un intérêt médical. Avec le généticien Timothy Hughes de l'Université de Toronto, il a séquencé le génome d'une puissante variété de cannabis appelée Purple Kush. Mais « le NRC n'était toujours pas favorable à ces travaux », raconte-t-il. Ainsi, en 2013, le biologiste a déménagé à Vancouver pour lancer sa propre entreprise de biotechnologie du cannabis, Anandia Labs.

 

Dans le cadre d'un des premiers projets d'Anandia, Jonathan Page a travaillé avec Sean Myles, un généticien des populations à l'Université Dalhousie, à Truro, au Canada, pour caractériser d’un point de vue génétique 124 échantillons de cannabis. Cette analyse a montré que l'étiquetage commercial des sous-types indica et sativa du cannabis correspondait rarement au profil génétique réel des plantes. Et différents échantillons commercialisés sous le même nom de variété – la White Widow, par exemple – se sont souvent révélés avoir une signature génétique très différente. « C'est absolument impensable dans toute autre production agricole légale », explique Sean Myles. « On ne peut pas mettre une pomme Royal Gala sur un étal en prétendant qu’il s’agit d’une Pink Lady ».

Malgré l’écho qu'ont eu ces travaux, Jonathan Page a eu des difficultés à attirer des investisseurs. Puis vint l'élection, en octobre 2015, du premier ministre Justin Trudeau, qui avait promis pendant sa campagne de légaliser le cannabis. « Cela a changé les comportements presque du jour au lendemain », juge Jonathan Page.

 

Bien que le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada n'ait pas de thématique de recherche spécifique sur le cannabis, l'organisme a financé des dizaines de projets axés sur la biologie et la culture du cannabis. Génome Canada et d'autres organismes appuyés par le gouvernement ont également apporté des fonds. Et de façon plus substantielle encore, les investissements privés ont afflué dans l'industrie du cannabis au Canada. L'an dernier, les entreprises canadiennes du cannabis ont récolté l’équivalent de près de 1,3 milliards d’euros – plus de la moitié des investissements mondiaux dans le cannabis légal. Et ce chiffre est en voie de tripler en 2018.

 

Anandia Labs est l'une des nombreuses entreprises bénéficiaires de ces fonds. Après avoir obtenu plus de 8,7 millions d’euros d'investissements privés, l'entreprise a été absorbée plus tôt cette année par Aurora Cannabis, un poids lourd du secteur basé à Edmonton, pour 77 millions d’euros. « C'est un geste de confiance important », déclare Cam Battley, un cadre dirigeant d'Aurora, ajoutant que la science et l'innovation sont essentielles à la croissance « d'une entreprise compétitive à l'échelle mondiale qui sera construite pour durer ».

 

Il s'agit d'un sentiment relativement nouveau, affirme Michael Ravensdale, phytopathologiste et responsable de production à la société CannTrust, à Vaughan. « La science se faisait rare jusqu’ici, mais ce sera un aspect majeur du prochain chapitre de l'industrie du cannabis. »

C'est pourquoi de nombreuses entreprises qui investissent dans la recherche sur le cannabis commencent par les fondamentaux. « Il y a des questions très basiques et fondamentales qui attendent une réponse », explique Greg Baute, qui sélectionnait des tomates chez Monsanto avant de rejoindre Anandia cette année pour diriger la sélection et la génétique au nouveau centre de recherche à Comox – la ville natale de Jonathan Page. « On peut faire des expériences très simples et obtenir des résultats majeurs ».

Garder les mâles pour les expériences

Dans un centre commercial de banlieue de Toronto, niché à côté d'un magasin de peinture, se trouve un bâtiment en briques indescriptible, où réside TerrAscend, un producteur de cannabis qui expédie ses produits depuis environ un mois en prévision du 17 octobre. À l'intérieur, au-delà d'une clôture de fils barbelés et de plusieurs dispositifs de sécurité électroniques, se trouvent des salles de culture remplies de Shishkaberry, de CBD God Bud et de Cold Creek Kush, des variétés de cannabis appréciées respectivement pour leurs propriétés somnifères, antidépressives et anti-stress.

Presque tous les plants sont des femelles non pollinisées, appelées « sinsemilla » (signifiant « sans graine »), qui produisent les bourgeons floraux riches en THC et autres cannabinoïdes. Les mâles, avec leurs sacs remplis de pollen, sont non seulement superflus – les plantes femelles sont toutes reproduites par bouturage – mais aussi éliminés pour ne pas risquer de brasser les génomes de façon incontrôlée.

 

Pourtant, TerrAscend dispose d'un petit espace à l'arrière du bâtiment réservé aux mâles. En juin dernier, l'entreprise a lancé un volet de recherche et développement en collaboration avec des scientifiques de deux universités ontariennes, qui utiliseront ces plantes séquestrées pour des expériences courantes en agronomie, mais qui ont rarement été faites avec le cannabis. Les scientifiques accoupleront les plantes, les inciteront à produire des graines et  exposeront ensuite celles-ci à des composés chimiques mutagènes dans l'espoir de faire apparaître de nouvelles caractéristiques souhaitables – résistance aux insectes ravageurs ou tolérance accrue aux stress environnementaux comme la sécheresse, par exemple.

 

Les scientifiques qui participent au projet de TerrAscend, notamment les phytogénéticiens Peter McCourt et Shelley Lumba, de l'Université de Toronto, prévoient faire muter six variétés de cannabis dans le but d'obtenir des versions améliorées de certaines des variétés produites par l’entreprise. « Notre objectif principal, dit Lumba, est de faire du cannabis une véritable culture horticole ».

Une autre pratique vieille de plusieurs décennies pour améliorer les plantes cultivées consiste à doubler ou tripler intentionnellement leurs génomes, ce qui tend à donner des cellules plus grosses, des caractéristiques structurelles plus développées et un meilleur rendement en composés utiles. Les espèces de blé domestiquées, par exemple, possèdent 4 à 6 copies de leur génome ; la canne à sucre peut en avoir jusqu'à 16. Et bien que l'ADN de la plupart des plantes cultivées modernes se soit simplement multiplié au cours des milliers d'années de sélection, il existe des moyens d'accélérer le processus. Toutes les variétés de cannabis caractérisées jusqu'à présent ne possèdent que deux copies du génome. Toutes, à l'exception d'une poignée de variétés qui poussent à Canopy Growth Corporation, à Smiths Falls.

 

Dans cette entreprise, Shelley Hepworth, spécialiste de génétique moléculaire des plantes à l'Université Carleton, à Ottawa, et son ancienne étudiante ont utilisé un herbicide perturbateur du cycle cellulaire pour déclencher le doublement du nombre de chromosomes chez cinq variétés de cannabis. À première vue, dit Shelley Hepworth, « les plantes sont nettement plus grosses ». Mais les scientifiques doivent encore terminer leurs analyses pour déterminer si les lignées de cannabis « tétraploïdes » présentent des niveaux élevés de THC, CBD ou autres cannabinoïdes.

Une technique plus moderne de sélection – qui remonte aux années 1980 – est connue sous le nom de sélection assistée par marqueurs. Il s'agit de trouver des signatures génétiques associées à un caractère désirable – une teneur élevée en huile essentielle, par exemple, ou une floraison dans n'importe quelle condition d’éclairage. Les scientifiques peuvent alors utiliser les analyses ADN pour repérer rapidement les jeunes plants qui devraient avoir des propriétés optimales au lieu de devoir attendre des mois que les plantes arrivent à maturité.

 

Il n'existe cependant qu'un petit nombre de tels marqueurs pour le cannabis, en grande partie parce qu’ils n’ont pas fait l’objet de beaucoup de recherches. L'un d'entre eux a été décrit par George Weiblen, phytobiologiste à l'Université du Minnesota à Saint-Paul et l'un des rares universitaires aux États-Unis à détenir un permis fédéral de culture du cannabis – limité à 50 plants à la fois. Il lui a fallu 12 ans pour déterminer la structure héréditaire des gènes qui influent sur le contenu en substance active et pour identifier un marqueur génétique lié au rapport THC/CDB. C'est plus que le temps qu'il a fallu à Gregor Mendel pour élaborer les lois de l'hérédité à partir de ses pois, se désole George Weiblen. « Notre projet est une illustration de l'absurdité du fonctionnement de la recherche sur le cannabis aux États-Unis. »

 

Le séquençage du génome complet du cannabis faciliterait l'identification de marqueurs ADN intéressants. Mais les premiers efforts n’ont permis que de dresser des cartes incomplètes, explique Kevin McKernan, directeur scientifique et fondateur de Medicinal Genomics à Woburn, au Massachusetts, qui a réalisé certains de ces premiers travaux. Lui et Jonathan Page ont publié des cartes du génome du cannabis indépendamment en 2011. « C’est un désastre », juge McKernan. Mais cela est en train de changer. Et grâce à une tendance internationale vers des lois moins restrictives sur le cannabis, de nombreuses compagnies de culture du cannabis investissent maintenant dans la recherche génétique.

Un tournant pour la génétique du cannabis

« Nous sommes à un tournant pour la génétique moléculaire du cannabis », dit C. J. Schwartz, fondateur et directeur général de Sunrise Genetics à Fort Collins, dans le Colorado – l'une des six sociétés qui affirment avoir produit des cartes génomiques à petite échelle. Elles n'ont pas encore été publiées dans des revue à comité de lecture, mais McKernan a publié une prépublication de sa carte le 10 octobre, et Schwartz prévoit rendre son séquençage public d'ici la fin du mois.

Certains chercheurs espèrent ajouter de nouvelles propriétés au cannabis. À Canopy Growth, Katya Boudko, directrice de la recherche et du développement, a travaillé avec le biologiste moléculaire Douglas Johnson, de l'Université d'Ottawa, pour mettre au point une technique d’extinction de gènes qui empêche l'expression du gène synthétisant le THC. Katya Boudko s'attend à ce que les plantes compensent en augmentant leur taux de CBD – ou, dit-elle, « cela pourrait entrainer la production d'autres cannabinoïdes encore inconnus ».

La chercheuse n'a cependant pas encore complètement testé cette théorie. C'est parce qu'elle n'a pas réussi à cultiver des plantes à part entière à partir de tissus génétiquement modifiés – ce que beaucoup d'autres n’ont pas réussi non plus. Comme les semences ou les coupes ne peuvent pas être génétiquement modifiées de façon uniforme et prévisible, les scientifiques doivent cultiver les tissus végétaux et les amener à produire des racines et des pousses après que les gènes ont été manipulés. Les chercheurs ont réussi à faire pousser de fins poils racinaires à partir de masses de cellules, mais les pousses se sont montrées particulièrement problématiques.

 

En 2010, une équipe de l'Université du Mississippi à Oxford – où est cultivée depuis 50 ans l’intégralité du cannabis utilisé pour les études de santé financées par le gouvernement américain – a décrit une recette hormonale pour provoquer la formation de pousses qui, selon l’équipe, fonctionne dans plus de  80 % des cas. Pourtant, d'autres équipent de recherche n'arrivent pas à faire fonctionner ce protocole sur leurs propres variétés. « Des dizaines de laboratoires travaillent actuellement à essayer d’améliorer cette méthode », explique Leor Eshed-Williams, généticien spécialiste du développement des plantes à l'Université hébraïque de Jérusalem.

Cependant, pour beaucoup de personnes dans l'industrie du cannabis, l’idée même de modifications génétiques est une absurdité. Selon Ethan Russo, directeur de la recherche et du développement à l'Institut international du cannabis et des cannabinoïdes à Prague, « cette plante est si malléable qu’un bon nombre des modifications génétiques envisagées sont vraiment inutiles ». Pour lui, les stratégies modernes de sélection devraient suffire – et ces méthodes ne nécessitent pas de marqueurs génétiques. En collaboration avec Mark Lewis, président de Napro Research à Westlake Village, en Californie, Ethan Russo a utilisé le profilage chimique pour créer des dizaines de variétés de cannabis aux propriétés uniques et aux rendements élevés.

Des progrès rudimentaires

Dans d’autres laboratoires, les chercheurs cherchent à contrôler et à optimiser les conditions environnementales à divers stades de la croissance du cannabis. De tels essais pourraient permettre de maximiser les profits des coûteuses cultures en intérieur, qui sont une source importante de cannabis haut de gamme au Canada. Chez CannTx Life Sciences à Puslinch, Jeff Scanlon, chef des opérations, et ses collègues ont par exemple mis au point un nouveau système de circulation d'air.

 

Scanlon a montré que les ventilateurs que l'on trouve dans les salles de culture de la plupart des entreprises déplacent l'air au-dessus des couronnes des plantes. Mais dans le taillis de feuilles et de branches sous-jacentes, l'air reste stagnant, ce qui engendre des poches où la température et l'humidité sont élevées, propices au développement de champignons pathogènes. La solution : instaurer un gradient de pression du sol vers le plafond, qui assure la circulation de l'air sur toutes les parties de la plante. « C'est une innovation très simple mais efficace », juge Jeff Scanlon.

 

Deron Caplan, directeur des sciences végétales à Flowr in Lake Country, a terminé un doctorat cette année au cours duquel il a étudié de façon systématique le taux d'approvisionnement optimal en engrais à divers stades de la production de cannabis ainsi que les pratiques de clonage des plants par bouturage les plus efficaces. « Il s'agit de progrès très rudimentaires et progressifs », affirme Mike Dixon, agronome à l'Université de Guelph et l'un des encadrants de Deron Caplan. Mais cela contribue petit à petit à éliminer les pratiques artisanales qui persistent dans une grande partie de l'industrie, dit-il, « ce que j'appelle gentiment des conneries anecdotiques ».

 

Certains des vestiges de la culture illégale sont exposés chez Beleave, un producteur de cannabis de Hamilton, où le cultivateur Shane Whelan-Stubbs a persévéré avec des pratiques artisanales pendant 20 ans, d'abord dans une armoire, puis dans des sous-sols, des entrepôts et maintenant une entreprise légale. Whelan-Stubbs est ouvert à la science, et Beleave commencera bientôt à collaborer avec une équipe à Guelph, où les scientifiques espèrent ouvrir l'année prochaine le premier centre universitaire consacré à la recherche sur le cannabis au Canada. Pourtant, Shane Whelan-Stubbs continue d'arroser ses plantes à la main. « Les plantes, à la fin de la journée, ont besoin d'amour », explique-t-il.

 

Jonathan Page soutiendrait qu'elles ont aussi besoin de science. Mais ce champ de recherche en plein essor à laquelle il a prend part aurait disparu il y a longtemps sans le cannabis en son centre : « Nous l’envisageons comme un médicament ou un produit pharmaceutique, mais n’oublions pas que c'est la plante elle-même qui est au cœur de cette révolution. Tout se résume à une plante. »

 

traduction de l’article What legal weed in Canada means for science, publié sur Nature.com le 17 octobre 2018.

 

Elie Doglin. Traduit par Philippe Ribeau

Source: pourlascience.fr

[leonotis 441]

Salut !!

 

Ils font flipper quand même a vouloir foutre des bons produits chimique et je ne sais quoi  encore pour  heeeuuu  ... Pourquoi d'ailleurs ??

Citation

Cependant, pour beaucoup de personnes dans l'industrie du cannabis, l’idée même de modifications génétiques est une absurdité. Selon Ethan Russo, directeur de la recherche et du développement à l'Institut international du cannabis et des cannabinoïdes à Prague, « cette plante est si malléable qu’un bon nombre des modifications génétiques envisagées sont vraiment inutiles ». Pour lui, les stratégies modernes de sélection devraient suffire – et ces méthodes ne nécessitent pas de marqueurs génétiques.

 

Un peu mon neveu que c'est absurde...   mais alors pourquoi ??

Un peu comme les OGM. c'est hors de prix, ça détruit tout et c'est surtout super inutile !!

 

 

bonsoir...

 

 

[marokino 208]

Yo les growers fou ! 

Pas mal ce petit article, au canada il vont nous faire une révolution verte ! 

En esperant que les liens privilégié entre la france et le canada fasse avancé notre schmilblick. Pour avoir parlé avec un pro de santé avec une spec sur les addiction il y a peut, nos politicien bloque les chose et Macron sérait mal conseiller d'après lui sur la question du cannabis et il favoriserait même l'alcool alors que les dégâts de l'alcool en france sont terrible. Entre les maladie, les accident de route, la violence des gens alcoolisé on nage en pleins délire quand on voit comment on prend chere si on ce fait peter avec une vintaine en indoor ....

Il faut tenir bon et ne pas lâcher le combat cannabique !!!

Sa fait déjà plus de 10 ans que je consome du cannabis et le monde a fait un sacree bon en avant. Nous en france on avance a reculons mais la situation pourrait ce débloqué d'un coup. Au prochaine présidentiel le 1er qui va faire sont programme autour du cannabis prendra l'Elysée mais faudrait encore qu'une paire de couille pousse a nos politicien.... 

En attendant la suite je vous souhaite pleins de pétous de bonheure. 

Tchussss