Terpène synthase : l’enzyme derrière l’arôme du cannabis

En bref

Une terpène synthase est une enzyme qui construit les terpènes, les composés odorants et gustatifs d’une plante de cannabis, à partir de quelques précurseurs simples. Le cannabis ne possède pas une seule de ces enzymes mais toute une famille de gènes. C’est cette diversité qui produit l’éventail des arômes d’une variété à l’autre.

Ce que fait l’enzyme

Les terpènes ne s’assemblent pas seuls. La plante fabrique d’abord des briques linéaires, les diphosphates de prényle. Deux comptent pour le cannabis : le diphosphate de géranyle (GPP) à dix atomes de carbone et le diphosphate de farnésyle (FPP) à quinze. Le GPP est le substrat habituel des monoterpène synthases, le FPP celui des sesquiterpène synthases.

À partir de ces briques, l’enzyme fabrique le terpène proprement dit. Le déroulé est au fond le même pour toutes les terpène synthases : l’enzyme détache le groupe diphosphate, ce qui crée un intermédiaire très réactif, un carbocation. Celui-ci se réarrange, se referme en cycles et se trouve finalement stabilisé. Selon la manière dont l’enzyme oriente ce chemin, un terpène différent en résulte.

Pourquoi une enzyme produit plusieurs parfums

Les terpène synthases sont d’une imprécision inhabituelle, et ici ce n’est pas un défaut mais la raison de la variété aromatique. Beaucoup de ces enzymes fabriquent un mélange de plusieurs produits à partir d’un seul substrat. Le changement d’un seul acide aminé dans le site actif peut déplacer le profil de produits d’une enzyme.

Cela a une conséquence pratique pour la recherche : on ne peut pas prédire de façon fiable quels terpènes une enzyme fabrique à partir de la seule ressemblance de séquence. Il faut caractériser chaque enzyme séparément pour connaître ses produits.

Où le cannabis fabrique ses terpènes

La biosynthèse des terpènes se déroule dans les trichomes, les glandes résineuses de la fleur. Là, deux voies métaboliques, la voie MEP et la voie MVA, fournissent les précurseurs que les terpène synthases transforment ensuite en terpènes finis. Les gènes concernés sont nettement plus actifs dans le tissu résineux qu’ailleurs dans la plante.

Combien de terpène synthases le cannabis possède-t-il ?

Il n’y a pas de chiffre fixe, et c’est honnêtement un point ouvert. Une analyse du génome décrit au moins 55 gènes de terpène synthase répartis sur les chromosomes. Une étude bio-informatique plus récente aboutit à 41 éléments. Et seule une partie est caractérisée sur le plan fonctionnel, avec des produits connus : neuf gènes dans certaines études, une trentaine dans d’autres.

L’écart n’est pas une contradiction à résoudre : il reflète des assemblages de génome et des méthodes de comptage différents. Pour comprendre, il suffit de retenir qu’ils sont nombreux et loin d’être tous étudiés.

Pourquoi cela compte pour la sélection

Parce que la famille des terpène synthases fixe l’arôme, c’est sur elle qu’on agit pour sélectionner des variétés à profil odorant précis. Les études trouvent des différences nettes entre variétés dans les profils de terpènes et dans l’activité des gènes concernés. Qui veut déplacer un profil à dessein travaille sur cette famille de gènes, pas sur un interrupteur unique.