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Des scientifiques d’AAC trouvent une méthode de recherche ultrarapide qui pourrait avoir des applications dans les secteurs de l’agriculture, de la science de la nutrition et de la pharmaceutique

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Le processus complexe et chronophage que les chercheurs devaient utiliser pour isoler des composés chimiques purs à partir d’une source naturelle, comme des extraits de plantes, à des fins d’analyse scientifique pourrait être chose du passé.

Le phytochimiste Jason McCallum, Ph. D., et le scientifique Chris Kirby, Ph. D., d’Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC) ont mis au point une nouvelle méthode ultrarapide pour obtenir des composés phytochimiques purs aux fins d’analyse, que l’on pourrait nommer « fractionnement à échelle ultramicro » (FEUM). Le fractionnement guidé par essais biologiques, méthode classique utilisée pour isoler un agent chimique pur d’une source naturelle, comme des extraits de plantes, requiert souvent plusieurs jours pour l’isolement de composés, en plus de produire de grands volumes de déchets.

McCallum, qui possède de l’expérience en science de la nutrition, a consacré des centaines d’heures en laboratoire à séparer divers extraits de plantes pour obtenir des composés chimiques purs (produits naturels) au moyen d’une méthode appelée chromatographie liquide haute performante (CLHP). Cette méthode est utilisée depuis les années 1980 pour la découverte de produits naturels, comme la pénicilline, qui pourraient avoir des applications dans le cadre de recherches visant à créer des produits agricoles (biopesticides, variétés végétales résistantes aux maladies) ou des produits pharmaceutiques et des antibiotiques nouveaux.

La nouvelle méthode de CLUHP (chromatographie liquide ultra haute performante) créée par McCallum et Kirby est beaucoup plus rapide que les anciennes techniques de CLHP. Ceux-ci voulaient accélérer le processus de fractionnement en modernisant l’équipement utilisé, et ont ainsi mis au point cette nouvelle méthode offrant des perspectives stimulantes pour tous les chercheurs. Pour obtenir des résultats ultrarapidement, ils ont intégré de nouveaux équipements (collecteur de fractions et séchoir) pour recueillir les composés chimiques purs.

La méthode de CLUHP ne requiert que six à dix minutes et cinq millilitres de solvant. Grâce à cette approche, il est possible d’obtenir en une seule étape des produits naturels purs à partir d’extraits de plantes; une seule feuille ou fleur ou un seul fruit fournit souvent un extrait suffisant pour l’analyse. Non seulement cette méthode accélère le processus, mais elle réduit les déchets :

« Les anciennes méthodes de purification produisent de grands volumes de composés, mais nous avons besoin de seulement une fraction de ce produit pour l’analyse, explique McCallum. Notre théorie était simple : en réduisant l’échelle de l’appareil et des matériaux utilisés, nous pourrions diminuer le temps requis pour l’analyse et réduire les déchets. »

« La méthode de FEUM permettra aux chercheurs de découvrir rapidement de nouveaux produits naturels qui peuvent trouver des applications dans les secteurs de l’agriculture, de la science de la nutrition et de la pharmaceutique », indique McCallum.

« La méthode FEUM permettra aux chercheurs de découvrir rapidement de nouveaux produits naturels qui peuvent trouver des applications dans les secteurs de l’agriculture, de la science de la nutrition et de la pharmaceutique. »

– Jason McCallum, Ph. D., phytochimiste, Agriculture et Agroalimentaire Canada

Jason McCallum étudie les variétés de houblon depuis 2015 et, en 2019, il a découvert certaines caractéristiques uniques chez le houblon sauvage des Maritimes. Ces variétés de houblon issues des Maritimes offrent des saveurs et des arômes particuliers, comme le melon et la barbe à papa, et leur mise en circulation commerciale est donc très attendue des producteurs de houblon et du secteur brassicole.

McCallum a décidé de tirer parti de cette capacité de mener des analyses en une fraction du temps et d’utiliser la nouvelle méthode de FEUM pour évaluer diverses plantes dont il disposait dans son laboratoire, dont des fruits de genévrier des Rocheuses, des fleurs de millepertuis, des fruits de viorne flexible, des fruits de quatre-temps, des fruits de symphorine de l’Ouest et des cônes de houblon Cascade.

Il a évalué les effets sur l’artémie des extraits des plantes susmentionnées, séparés en composés chimiques purs par FEUM. L’artémie est un organisme modèle reconnu utilisé en recherche pour étudier l’activité anticancéreuse et les propriétés anti-insectes des produits naturels. Dans le cadre de ses recherches, McCallum a découvert le potentiel du houblon de la variété Cascade pour un autre secteur, celui de la recherche sur le cancer.

« Grâce au FEUM, nous avons pour la première fois confirmé l’activité anticancéreuse de composantes du houblon chez un organisme multicellulaire (artémie). »

– Jason McCallum, phytochimiste, Agriculture et Agroalimentaire Canada

« J’ai été heureux de découvrir que les extraits de houblon présentaient une bioactivité élevée et renfermaient de multiples acides bêta ayant une activité anticancéreuse (cytotoxique) », affirme McCallum.

« Grâce au FEUM, nous avons pour la première fois confirmé l’activité anticancéreuse de composantes du houblon chez un organisme multicellulaire (artémie). »

Qu’est-ce que cela représente pour la recherche sur le cancer? Selon, McCallum, il s’agit d’une confirmation supplémentaire que les acides bêta biologiquement actifs du houblon peuvent détruire les cellules cancéreuses.

« Le mystère que les chercheurs sur le cancer devront élucider : comment les composés chimiques du houblon détruisent-ils les cellules cancéreuses? »

Jason McCallum a hâte d’analyser de nouveaux extraits de plantes au moyen du FEUM pour trouver des produits naturels aux capacités nouvelles, qui auraient entre autres des propriétés anticancéreuses ou permettraient de créer de nouveaux biopesticides. En termes simples, le fractionnement par CLUHP pourrait considérablement accélérer la recherche et le développement.

Principales découvertes / avantages

Galerie de photos

Chercheur à côté d’équipement de laboratoire
Jason McCallum (sur la photo) a mis au point la méthode de FEUM en collaboration avec son collègue scientifique d’AAC, Chris Kirby.
Appareil de chromatographie ultra haute performance
Le FEUM est plus rapide et produit moins de déchets que la méthode de séparation chimique actuellement utilisée par la plupart des chercheurs.
Mains ouvrant des fleurs de houblon pour exposer les glandes à lupulines qu’elles renferment
Au moyen de la méthode de FEUM, les chercheurs d’AAC ont confirmé que les acides bêta du houblon Cascade possèdent des propriétés anticancéreuses.

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