biotechnologies - sciences et techniques.

biotechnologies - sciences et techniques. 1 PRÉSENTATION biotechnologies, ensemble de méthodes et techniques utilisant les capacités génétiques et physiologiques du vivant pour mettre au point et développer de nouveaux produits. Les biotechnologies intègrent les progrès de plusieurs disciplines telles que la microbiologie, la biochimie, la génétique, la biologie moléculaire ou l'informatique, et engendrent une panoplie d'outils susceptibles de bouleverser de multiples secteurs industriels et de modifier l'environnement. 2 HISTOIRE DES BIOTECHNOLOGIES Depuis des millénaires, les hommes reproduisent, croisent et sélectionnent des espèces pour les rendre plus productives, mieux adaptées ou particulièrement utiles. Dès l'Antiquité, ils utilisent des organismes vivants (bactéries, levures, moisissures, etc.) pour préparer ou améliorer la qualité des aliments, des boissons et du textile. La maîtrise de certains procédés biologiques permet par exemple la fermentation de la bière, du vin et du pain. Ce sont les « biotechnologies classiques «. Au XIXe siècle, Louis Pasteur effectue des travaux sur les fermentations qui l'amènent à appliquer la méthode microbiologiste à l'industrie et à l'agriculture. Il s'intéresse aux maladies infectieuses et développe son vaccin contre la rage en 1884, mettant ainsi les biotechnologies au service de la médecine et de la chirurgie. Enfin, les biotechnologies connaissent un formidable essor après la Seconde Guerre mondiale. Les progrès de la biologie fondamentale approfondissent la connaissance du métabolisme des cellules vivantes et rendent possible la maîtrise de leur fonctionnement. Désormais, les méthodes de sélection classiques peuvent être complétées par un certain nombre de nouvelles techniques puissantes. Les outils du génie génétique, découverts dans les années 1970 (enzymes de restriction, polymérases, ligases, etc.) permettent de modifier les organismes vivants en altérant leurs gènes. Une connaissance intime des organismes vivants est désormais possible, ainsi que la capacité d'intervenir à l'échelle de la cellule avec une précision chirurgicale. La cellule constitue ainsi un véritable laboratoire vivant utilisé pour tester de nouveaux médicaments ou pour des études plus fondamentales du fonctionnement et de la régulation d'un gène nouvellement identifié. Par conséquent, la définition des biotechnologies couvre diverses technologies telles que la manipulation et le transfert de gènes, le typage de l'ADN ou le clonage de végétaux et d'animaux. Conçues et commercialisées par de puissantes multinationales pharmaceutiques et agrochimiques (Aventis, Novartis, Monsanto, etc.), les biotechnologies se développent à grands pas sans que soient encore fixées les limites à ne pas franchir. Le clonage de la brebis Dolly (premier mammifère cloné à partir d'une cellule d'un individu adulte) ou l'arrivée sur le marché européen de produits comme le maïs et le soja génétiquement modifiés soulèvent de nombreuses questions à propos des risques encourus (voir risques technologiques). 3 LES APPLICATIONS DES BIOTECHNOLOGIES 3.1 La santé La santé est la première application des biotechnologies. Celles-ci apportent un souffle nouveau à l'ensemble de la recherche pharmaceutique. Comme de nombreux médicaments voient le jour grâce à une meilleure connaissance des microorganismes et à l'étude de l'ADN, biotechnologie et pharmaceutique ne peuvent plus se passer l'une de l'autre. Certaines maladies infectieuses ont pu être contrôlées depuis les années 1940 par les antibiotiques, obtenus partiellement ou totalement par fermentation puis grâce aux vaccins issus du génie génétique. De nouvelles techniques de diagnostic biotechnologique sont apparues dans les années 1980-1990 : la technique des sondes moléculaires et celle de l'amplification génique. En s'appariant avec une séquence héréditaire qui leur est complémentaire, ces sondes peuvent signaler la présence d'un gène défectueux ou d'un gène intrus, due à une invasion de microbes dans l'organisme. De même, les anticorps sont capables d'identifier avec une précision extrême des cellules non conformes (cancéreuses) ou étrangères à l'organisme comme des bactéries. C'est ainsi qu'est née l'industrie des « kits « de diagnostic rapide basé sur l'emploi des anticorps. Dans le cas des tests de grossesse, ceux-ci détectent la présence d'une hormone spécifique du foetus dans les urines de la femme. Le séquençage du génome humain inaugure une nouvelle ère dans la recherche pharmaceutique. Des médicaments plus efficaces peuvent désormais être envisagés puisque la connaissance du génome offre la possibilité de cibler le ou les quelques gènes directement associés à une maladie. La protéomique prend le relais de la génomique afin de déterminer le rôle des protéines produites par chacun des gènes. Certains états pathologiques sont liés à une anomalie ou à une absence de synthèse par l'organisme d'une ou plusieurs molécules comme dans des cas de diabètes ou d'hémophilie. Il est désormais possible de produire en grande quantité des substances thérapeutiques similaires à celles fabriquées par le corps humain par l'intermédiaire de bactéries, de levures, de cellules d'insectes ou de mammifères génétiquement modifiées que l'on injecte ensuite chez le patient. On peut aussi transférer le gène responsable de la production de la molécule active manquante à l'individu qui en a besoin : c'est la thérapie génique. 3.2 L'agriculture et l'agroalimentaire La deuxième grande application des biotechnologies est la recherche agronomique dans laquelle on retrouve trois champs d'application : l'agriculture, l'agroalimentaire et l'environnement. Des nouvelles biotechniques sont introduites progressivement dans les industries agroalimentaires des pays industrialisés afin de développer les contrôles de qualité, d'augmenter la productivité et d'éliminer les accidents de fabrication. Les biotechnologies sont ainsi à l'origine de nouvelles méthodes de sélection, de création et de multiplication des plantes. Des variétés transgéniques (OGM) sont créées pour accroître la résistance aux parasites et aux maladies, ou pour améliorer la qualité nutritionnelle des produits. De nombreuses variétés de plantes sont en cours d'expérimentation comme celles ayant la propriété de sécréter naturellement leurs propres insecticides ou des gènes de qualité contrôlant la maturation et la conservation. Lorsque tous les gènes mis en jeu seront identifiés, les plantes transgéniques pourront peut-être résister au froid, au gel, à la sécheresse et à des sols salés. Pour justifier la dissémination des organismes transgéniques, les partisans des OGM brandissent l'argument selon lequel la population va croître davantage que la production agricole si celle-ci reste traditionnelle. Les biotechnologies représenteraient une réponse à ces besoins croissants en intensifiant la production mais aussi en améliorant la valeur nutritionnelle, le goût, la texture. Cependant, les effets à long terme de ces nouveaux organismes sur l'environnement et la santé des consommateurs sont encore largement inconnus. En ce qui concerne les biotechnologies animales, l'insémination artificielle est l'un des principaux outils du progrès génétique en matière d'amélioration des élevages. Des animaux transgéniques, dans les patrimoines génétiques desquels on a introduit un ou plusieurs gènes étrangers, sont employés dans les laboratoires de recherche pour l'étude des mécanismes de genèse du cancer, des maladies cardio-vasculaires, des affections bactériennes ou virales. 3.3 L'environnement Dans l'environnement, les biotechnologies visent avant tout la dépollution et l'élimination des processus industriels les plus polluants, tout en reposant sur l'utilisation de micro-organismes génétiquement modifiés. En effet, les procédés biologiques de lutte contre la pollution des eaux font l'objet de recherches très actives. Certaines bactéries sont capables de dégrader les rejets d'hydrocarbures des eaux usées industrielles ( voir pollution par les hydrocarbures). Des sondes à ADN sont utilisées pour contrôler la présence et l'évolution des micro-organismes pathogènes dans les sols et milieux marins. Les biotechnologies constituent aussi de nouveaux outils pour la chimie industrielle qui utilise de plus en plus leurs procédés. Elles permettent de disposer de sources d'énergie moins polluantes, autres que les hydrocarbures : les biocarburants sont susceptibles de remplacer les carburants d'origine pétrolière. Ils sont déjà fabriqués à petite échelle à partir de betteraves ou de céréales fermentées. Dans les pays européens, leur généralisation pourrait en partie résoudre les problèmes de surplus agricoles, de déséquilibre des balances commerciales et de dépendance énergétique. Les biopolymères remplacent les polymères thermoplastiques de grande diffusion (polyoléfines, PVC, PS...) afin de faciliter le recyclage et la gestion de fin de vie de ces matériaux. Dans l'industrie papetière, des essais de peupliers transgéniques sont réalisés afin de modifier la lignine du bois qui doit être éliminée de la pâte à papier mais qui est un facteur important de pollution des eaux. 3.4 L'informatique, la robotique et l'électronique Les biotechnologies représentent de nouveaux axes de recherches pour de nombreuses sciences comme l'informatique, la robotique et l'électronique. Elles investissent tout particulièrement les laboratoires de bionique, science transdisciplinaire où biologistes et ingénieurs cherchent à réaliser des robots et autres systèmes techniques innovants en s'inspirant des adaptations du monde vivant. 4 LA BREVETABILITÉ DU VIVANT Le brevet garantit à son titulaire la protection de son invention pour une période limitée généralement à vingt ans. Il peut en autoriser l'utilisation par une licence et tous les bénéfices réalisés lui reviennent. Au terme de sa période de validité, la protection disparaît et l'invention tombe dans le domaine public ce qui signifie que le titulaire ne jouit plus de droits exclusifs. Les inventions biotechnologiques sont soumises aux mêmes règles de brevetabilité que les autres produits. En revanche, la propriété industrielle est encore mal adaptée pour la protection des systèmes vivants. Par exemple, la participation du monde industriel aux multiples projets de séquençage du génome pose les problèmes de l'accès à ces séquences et de la « brevetabilité « des gènes. L'introduction d'une directive européenne sur les brevets concernant les biotechnologies en 1998 (directive 98/44/CE) était une nécessité afin d'uniformiser les lois de chaque pays et de clarifier la situation de la recherche biotechnologique en Europe. L'application de cette directive garantit une protection des brevets harmonisée et fiable dans toute l'Union européenne. Pourtant, breveter le vivant pose des questions fondamentales puisque cela équivaudrait à s'approprier la vie. La découverte d'un gène n'est pas brevetable mais les inventions dérivées le sont. En effet, le premier alinéa de l'article 5 de la directive 98/44/CE prévoit que « le corps humain, aux différents stades de sa constitution et de son développement, ainsi que la simple découverte d'un de ses éléments, y compris la séquence ou la séquence partielle d'un gène, ne peuvent constituer des inventions brevetables «. En revanche, le deuxième alinéa de l'article 5 de la directive stipule qu'« un élément isolé du corps humain ou autrement produit par un procédé technique, y compris la séquence ou la séquence partielle d'un gène, peut constituer une invention brevetable, même si la séquence de cet élément est identique à celle d'un élément naturel. « Cette partie du texte laisse ainsi le champ libre à une course aux brevets effrénée entre les puissants groupes pharmaceutiques et chimiques, ce qui ne facilite pas la vie des chercheurs du secteur public et des petites entreprises de biotechnologies. Toutefois, l'article 6 de la directive 98/44/CE prévoit que les inventions dont l'exploitation commerciale serait contraire à l'ordre public ou aux bonnes moeurs ne sont pas brevetables. Cela concerne les procédés de clonage des êtres humains, les procédés de modification de l'identité génétique germinale de l'être humain et les utilisations d'embryons humains à des fins industrielles et commerciales. 5 BIOTECHNOLOGIES ET CONTROVERSES Alors que de nombreux aspects des biotechnologies et de leurs applications ne prêtent guère à controverse, les organismes génétiquement modifiés (OGM) sont devenus l'objet d'un vaste débat parfois passionné, suscité par les risques inhérents à certains aspects des biotechnologies. Les plantes génétiquement modifiées ont des effets potentiels sur l'environnement : hybridation avec des espèces apparentées, prolifération incontrôlée, amélioration de la résistance des mauvaises herbes aux pesticides, appauvrissement de la biodiversité, etc. Les deux principaux problèmes de santé publique liés à la consommation de ces plantes concernent les risques d'allergie et la résistance aux antibiotiques. Pour certains observateurs, les plantes génétiquement modifiées peuvent soutenir l'économie des États du tiers-monde, par exemple pour le caféier, le théier, le cacaoyer, etc. Pour d'autres, cependant, les biotechnologies tendent à accentuer les disparités existant entre les pays en voie de développement, dépendants sur le plan technologique, et les pays riches qui disposent de ces techniques et peuvent les intégrer à leur outil industriel. De même, au-delà de la prouesse technologique et des applications prometteuses, la réalisation d'animaux transgéniques n'est pas sans poser des questions éthiques. Les biotechnologies représentent un immense intérêt commercial et scientifique. L'expérience américaine montre que, si elle est soutenue sur le long terme, l'industrie des biotechnologies est une source d'emplois et de richesse (79 000 emplois en 1993 ; 194 000 emplois en 2002). Avec 270 entreprises employant en moyenne 30 personnes, la France arrive en troisième position européenne derrière l'Allemagne et la Grande-Bretagne -- loin derrière les États-Unis (environ 1 500 entreprises en 2002) et le Canada. Actuellement, l'investissement dans la recherche biotechnologique a tendance à être concentré sur le secteur privé et orienté vers l'agriculture des pays à revenu élevé, où il existe un pouvoir d'achat pour ces nouveaux produits. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.