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La biologie synthétique : une révolution ?

Le 5 août 2011 par Charlène Catalifaud

Mai 2010. Washington. Craig Venter annonce devant un parterre de caméras qu’il a recréé la vie. En fait, il n’a pas vraiment fabriqué un être vivant de toutes pièces : seul le génome de la bactérie Synthia, généré par ordinateur, est artificiel. Pour autant, le travail de l’équipe de Craig Venter est une première dans le domaine de la biologie : sa bactérie est le premier être vivant qui n’a pas d’hérédité. Pour certains, on est à l’aube d’une nouvelle ère, comme l’a été en son temps l’invention de l’imprimerie…

Une version cartoon de l’article par Benoît Crouzet

Désormais les scientifiques ne se contentent plus de « bidouiller » des gènes qu’ils transfèrent d’un organisme à l’autre. Aujourd’hui, ils construisent des systèmes biologiques artificiels, plus ou moins complexes, dans le but de créer des fonctions qui n’existent pas dans la nature. Exemple : des voies métaboliques aboutissant à la production de molécules dont on a besoin. De tels progrès ne manquent évidemment pas de susciter quelques questionnements.

Pour tenter de comprendre les enjeux de la biologie de synthèse, à l’interface entre biologie, informatique, mathématique, physique et chimie, le mieux était de rencontrer des personnes en prise directe avec le sujet. En tout, 8 acteurs – et 8 approches – issus de différents milieux. De toutes ces discussions, quelques thèmes récurrents ont émergé.

Une approche originale du vivant

Selon Ariel Lindner, directeur du Master « Approches Interdisciplinaires du Vivant » du Centre de Recherche Interdisciplinaire (CRI), « ce qui fait sa force, c’est le croisement entre l’ingénierie et de nombreuses disciplines ».  Du coup ce domaine est très porteur d’espoir avec de nombreux champs d’applications : de la production de médicaments à celle de biocarburant en passant par la dépollution. Une  solution aux problèmes du XXIe siècle ?  En tout cas, la biologie de synthèse connait déjà quelques succès, comme celui de l’équipe de Jay Keasling de l’Université de Berkeley en Californie : une voie métabolique a été mise au point, au sein d’une levure, aboutissant à la production de l’artémisinine, un composé anti-malaria.

Mais malgré cet aspect valorisant, ce domaine émergent suscite quelques craintes. Tout d’abord du point de vue de la sécurité. Les organismes synthétiques ne doivent en aucun cas interagir avec les organismes naturels, quels qu’ils soient. Deux notions sont incontournables dès qu’on aborde la biologie de synthèse : biosûreté et biosécurité. Le premier fait référence à la sécurité au sein des laboratoires et concerne donc les professionnels. Le second concerne les risques potentiels au delà du laboratoire. Tout comme la dissémination des OGM inquiète, l’éventuelle prolifération d’organismes synthétiques – dont les conséquences sont méconnues – pourrait également engendrer craintes et stigmatisation.

Pour éviter totalement toute prolifération, la xénobiologie est en train d’émerger. Le but ? Créer un « acide xénonucléique », incapable d’interagir avec l’ADN ou l’ARN, empêchant ainsi toute hybridation avec les organismes vivants naturels. Mais en attendant qu’un tel système soit au point, seule la prudence est de mise. Et même si certains estiment que les organismes créés en laboratoire ont peu de chance de survivre dans le monde hostile qu’est le monde extérieur, d’autres sont moins formels.

Craig Venter

Un accès à tous ?

Qui a accès à quoi ? Dans quelles conditions ? Faut-il craindre le bioterrorisme ? Il est de plus en plus facile de se procurer du matériel biologique. D’ailleurs, le Do It Yourself Biology (DIYBio) ou biologie de garage a émergé à la suite de ces questionnements. Thomas Landrain, doctorant en biologie de synthèse au Génopole (bioparc dédié aux biotechnologies), vient de lancer La Paillasse, le premier biohackspace en France. Il reconnait « qu’on ne sait pas tout des risques liés à la manipulation des gènes inconnus ».  La biologie de synthèse relance certaines craintes, déjà inhérentes (en partie) à la biologie moléculaire plus classique.

De plus, le fait de synthétiser artificiellement des génomes (et peut-être des organismes complets ? ) suscite des interrogations éthiques et métaphysiques. « L’Homme en se positionnant en créateur n’est-il pas dans la démesure absolue ?», questionne Jean-Michel Besnier, philosophe des sciences. Il qualifie la biologie synthétique de « potentiel de fantasmes », François Képès, directeur du programme d’Epigénomique du Génopole, parle aussi de « liberté créatrice ». Avec ces termes, on craint déjà les dérives éventuelles, même si les buts premiers sont raisonnables. Une fois que les limites techniques seront dépassées, quelles seront les limites éthiques ?

Pour le moment, il n’y a pas de règlementations spécifiques à la biologie synthétique. Il n’y a d’ailleurs aucun consensus sur la définition même de biologie synthétique. D’ailleurs François Képès préfère parler de biologie de synthèse car le terme biologie synthétique – directement traduit de l’anglais – oppose deux termes qui peuvent sembler contradictoires pour des non-spécialistes.

Néanmoins, si la réflexion doit être faite dès maintenant, on n’en est qu’au tout début. Il faudra attendre quelques années avant qu’elle ne fasse pleinement partie de notre paysage.  « Il y a encore beaucoup d’incompréhensions dans le domaine de la biologie », souligne Xavier Duportet, doctorant en biologie synthétique (MIT/INRA). Mais en juin dernier, lors de la conférence Synthetic Biology 5.0 à Stanford dont le but est de faire le point sur les avancements des différentes équipes, le constat est là : beaucoup de données ont déjà été accumulées. La biologie synthétique entre dans une phase plus mature.

Un concours pour stimuler la recherche

Si elle n’est pas encore très connue, la biologie synthétique a quand même déjà son concours : l’iGEM (international Genetically Engineered Machine Competition), organisé chaque année par le MIT depuis 2004. Celui-ci s’adresse aux étudiants du premier cycle universitaire. Le concept est simple : les équipes reçoivent un kit de composants biologiques, les « Biobricks ». Ces morceaux d’ADN sont élaborés de façon à s’assembler entre eux à la manière des Legos et sont stockés au Registry of Standard Biological Parts. À partir de ces bouts d’ADN, chaque équipe doit élaborer des circuits synthétiques au sein de cellules, en laissant libre cours à son imagination, qu’elle présente ensuite devant un jury, au MIT.

Depuis 2007, le CRI a son équipe et Ariel Lindner y joue le rôle d’encadrant. Il aide les étudiants à mettre en place le projet, en leur donnant l’autonomie et les financements nécessaires. « Plein de projets exceptionnels sortent de l’iGEM, affirme-t-il, mais le point faible du concours, c’est qu’il y a rarement de suite à ces projets ».

Sara Aguiton, doctorante au Centre de Sociologie des Organisations, y participe en 2009 avec l’équipe du CRI en menant une réflexion sur les pratiques et les conséquences de la biologie synthétique. Pour elle, « l’iGEM permet une visibilité à la biologie synthétique, grâce à un événement majeur et générateur d’enthousiasme ». Et pour ceux qui souhaitent se consacrer pleinement à la biologie de synthèse, « il s’agit d’un véritable tremplin pour la suite », estime Thomas Landrain qui a participé au concours en 2007.

Ce qui ressort des différentes rencontres, c’est qu’on entendra de plus en plus parler de ce sujet dans les années à venir… Philippe Marlière, inventeur et entrepreneur dans ce domaine, prévient : « Le champ des possibles est immense et désormais les moyens sont là ». A suivre…

>> Illustrations : Dessin réalisé en collaboration avec Benoit Crouzet, Photos Photonquantique ,Igemhq, dfarber (Flickr, licence CC)

6 commentaires

  1. mathgon le 05 août 2011 à 17:51

    Très bon article de synthèse. Dommage qu’il y ait une photo de Craig Venter :)

  2. Nicolas Loubet le 06 août 2011 à 18:20

    Tiens, justement, ça pourrait être intéressant de se plonger sur le parcours du bonhomme…

  3. Gregory FICCA le 08 août 2011 à 09:26

    La vidéo du génopole est très intéressante. Je trouve qu’elle illustre bien le concept de « techno-science » et de ses implications :

    On voit deux chercheurs-techniciens qui proposent une définition purement technique de la biologie synthétique, dénuée de toute considération philosophique.
    Et quelle immodestie : « le but de la biologie synthétique c’est de trouver des règles que la nature n’a pas trouvées, c’est de changer les règles du jeu. »
    Stupeur. Et lorsqu’on pose la question de la dangerosité de cette biologie et de la peur qu’elle peut charrier, la réponse est : No problem car « la mise en oeuvre de ces règles, c’est nous (qui au juste ?) qui en sommes les maitres ! »

    L’avenir de l’être humain aux mains des techniciens, c’est justement ça qui est effrayant, non ? ;o)

  4. xavier_duportet le 31 août 2011 à 15:06

    @gregory
    Je ne pense pas que le vrai but soit de trouver des règles que la nature n’a pas trouvées, ni de les changer.
    Il faut être humble et s’aider de ce que le nature a déjà fait. On ne peut pas effacer des millions d’années d’évolution (quoique…? http://www.nature.com/nbt/journal/v29/n6/full/nbt.1884.html)
    Les règles du jeu sont les mêmes et resteront les mêmes (cf biochime, physique, etc…) toutefois, si nous, « biologistes synthétiques », pouvont changer quelque chose, c’est bien le « jeu » lui même et non pas ses règles.
    En effet, l’évolution a permis à ceux qui s’adaptaient le plus vite à un instant précis dans des conditions spécifiques. Or, la biologie synthétique veut peut être aller contre l’évolution et créer des organismes qui seront sélectionner pour tel ou tel but précis. On joue donc bien sur un autre plateau de jeu.
    Pour te rassurer, les travaux de pointes sont fait dans des labo très surveillés et demandent encore à l’heure actuelle des moyens impressionants. Il est toutefois important de penser au futur.
    Je pense quand même qu’il est dur de pouvoir avoir un débat constructif sur les dangers de cettes science dans un pays psychosé par les OGMs et où on peut compter sur les doigts d’une main le nombre de labos qui font de la biologie synthétique.

  5. HectorH le 30 avril 2012 à 11:16

    Malheureusement la définition par défaut de la biologie synthétique n’est pas humble et en effet elle fait penser aux histoires de science fiction et donc de créer de la polémique. Cependant, pour l’instant on n’a pas le droit de douter de la bienveillance de son application et à la légitime conviction des biologistes synthétiques de faire avancer cette science en pro de l’humanité…attendons voir ce que cela nous emmènera…
    Par ailleurs, on ne peut pas effacer des millions d’années d’évolution et on est encore très loin de comprendre les différents mécanismes régnant dans la nature alors en tant que chercheur je ne peux pas m’empêcher de voir l’évolution de cette science avec un peu de méfiance, et j’ai peur que son but ultime soit anéanti par l’intérêt des laboratoires de faire preuve d’un déploiement scientifique et technologique hors du commun.
    Juste pour prendre la remarque de @xavier-duportet sur la sécurité des laboratoires, l’histoire du virus H5N1 montre clairement que les chercheurs peuvent montrer une manque de prévoyance justement vis à vis des conditions ou ils doivent manipuler ce qu’ils créent…

  6. La Paillasse dans les Medias | La Paillasse le 09 juin 2012 à 21:56

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