Les chimistes utilisent des « ciseaux » d’oxygène et de cuivre pour rendre possibles des traitements médicamenteux moins coûteux

Les médicaments destinés à traiter le cancer sont souvent très coûteux à produire, ce qui entraîne des coûts élevés pour les patients qui en ont besoin. Grâce aux recherches révolutionnaires menées par des chimistes de l’UCLA, dirigées par le professeur de chimie organique Ohyun Kwon, le prix des traitements médicamenteux contre le cancer et d’autres maladies graves pourrait bientôt chuter.

Un produit chimique utilisé dans certains médicaments anticancéreux, par exemple, coûte aux sociétés pharmaceutiques 3 200 dollars le gramme, soit 50 fois plus qu’un gramme d’or. Les chercheurs de l’UCLA ont mis au point un moyen peu coûteux de produire cette molécule médicamenteuse à partir d’un produit chimique coûtant seulement 3 dollars le gramme. Ils ont également pu appliquer ce procédé pour produire de nombreux autres produits chimiques utilisés en médecine et en agriculture pour une fraction du coût habituel.

Cet exploit, publié dans la revue Science, implique un processus connu sous le nom d’« aminodéalcénylation ». En utilisant l’oxygène comme réactif et le cuivre comme catalyseur pour rompre les liaisons carbone-carbone de nombreuses molécules organiques différentes, les chercheurs ont remplacé ces liaisons par des liaisons carbone-azote, convertissant les molécules en dérivés de l’ammoniac appelés amines.

Parce que les amines interagissent fortement avec les molécules des plantes et des animaux vivants, elles sont largement utilisées dans les produits pharmaceutiques ainsi que dans les produits chimiques agricoles. Les amines familières comprennent la nicotine, la cocaïne, la morphine et l’amphétamine, ainsi que les neurotransmetteurs comme la dopamine. Les engrais, herbicides et pesticides contiennent également des amines.

La production industrielle d’amines présente donc un grand intérêt, mais les matières premières et les réactifs sont souvent coûteux et les processus peuvent nécessiter de nombreuses étapes compliquées. En utilisant moins d’étapes et sans ingrédients coûteux, le processus développé à l’UCLA peut produire des produits chimiques précieux à un coût bien inférieur à celui des méthodes actuelles.

“Cela n’a jamais été fait auparavant”, a déclaré Kwon. “La catalyse métallique traditionnelle utilise des métaux coûteux tels que le platine, l’argent, l’or et le palladium, ainsi que d’autres métaux précieux tels que le rhodium, le ruthénium et l’iridium. Mais nous utilisons de l’oxygène et du cuivre, l’un des métaux de base les plus abondants au monde.”

La nouvelle méthode utilise une forme d’oxygène appelée ozone, un oxydant puissant, pour rompre la liaison carbone-carbone dans les hydrocarbures appelés alcènes, et un catalyseur au cuivre pour coupler la liaison rompue avec l’azote, transformant ainsi la molécule en amine. Dans un exemple, les chercheurs ont produit un inhibiteur de kinase N-terminal c-Jun – un médicament anticancéreux – en seulement trois étapes chimiques, au lieu des 12 ou 13 étapes nécessaires auparavant. Le coût par gramme peut ainsi être réduit de plusieurs milliers de dollars à quelques dollars seulement.

Dans un autre exemple, le protocole n’a pris qu’une seule étape pour convertir l’adénosine – un neurotransmetteur et un élément constitutif de l’ADN qui coûte moins de 10 cents le gramme – en amine N6-méthyladénosine. L’amine joue un rôle crucial dans le contrôle de l’expression des gènes dans les processus cellulaires, de développement et pathologiques, et son coût de production était auparavant de 103 dollars par gramme.

Le groupe de recherche de Kwon a pu modifier des hormones, des réactifs pharmaceutiques, des peptides et des nucléosides en d’autres amines utiles, démontrant le potentiel de la nouvelle méthode pour devenir une technique de production standard dans la fabrication de médicaments et dans de nombreuses autres industries.