Pour la science 440 - 2

La biologie de synthèse, vers une ingénierie du vivant. (François KÉPÈS)

Concevoir un génome ab initio, inventer une cellule minimale, produire de nouvelles fonctions biologiques.. Telles sont quelques-unes des ambitions de la biologie de synthèse. Son objectif : ouvrir de nouveaux horizons en biologie en s'inspirant des méthodes de l'ingénierie.

L'invention des circuits intégrés métamorphosa l'ingénierie électronique permettant innovations et créations jusqu'au monde ultra connecté que nous connaissons.

Une combinaison, de techniques et de méthodes similaires est-elle transposable en biologie, donnant à celle-ci des outils qui combinés aideraient à comprendre le vivant en le fabriquant et à concevoir des fonctions biologiques inédites.

Là se combinent biologie, ingénierie, physique, mathématique et informatique créant la biologie de synthèse. Son but premier est la rationalisation des pratiques en biotechnologie. Elle trouve sa source dans les travaux de Jay Keasling et ses collègues de Berkeley qui cherchant des méthodes alternatives de fabrication de molécules dont la production naturelle était trop faible, en particulier l'artémisinine, nécessaire à la fabrication d'un antipaludéen. La synthèse chimique était complexe en offrant un rendement faible ils se tournèrent vers la synthèse par voie biologique, ou bioproduction. Cette production est entré dans sa phase industrielle en 2014.

Le principe de la biologie de synthèse est de concevoir de nouveaux systèmes biologiques en combinant des biomolécules. Elle se caractérise par trois démarches : une approche constructiviste et hiérarchique, des segments d'ADN assemblés dans circuits de régulation ou métaboliques insérés dans des cellules ; à l'inverse la deuxième démarche est déconstructiviste, il faut remplacer une partie du génome d'un micro-organisme par un bout de génome, par encore la totalité, de synthèse produisant la molécule ou la fonction souhaitée. Troisièmement, concevoir et construire des systèmes vivants simplifiés.

Approches différentes mais fondés sur les principes de l'ingénierie optimisés par une meilleure compréhension du vivant. Celle-ci se caractérise par le découplage de la conception et de la fabrication. La première étape consiste en la mise en place d'un modèle mathématique, la seconde comprend la construction du circuit de synthèse respectant les paramètres obtenus. Elle fait appel au génie génétique de l'ADN codant les biomolécules nécessaires nécessaires.

Pour l'heure la conception et la fabrication de circuits biochimiques de synthèse reste un artisanat spécialisé.

Une science encore en enfance qu'il sera fascinant de voir grandir, venir vers nous et nous dépasser. Elle n'est pas seulement une branche de la biologie mais apporte un vaste socle méthodologique et conceptuel en demandant un état d'esprit nouveau en biotechnologie. Elle permet d'accroître nos connaissances sur le vivant avec un potentiel économique colossal concernant de nombreux domaines.

Encore un sujet ardu, riche en promesses, en menaces diront certains. Peut-être, mais la science ne s'arrêtera pas à cause d'elles alors autant rester lucide sur les possibilités offertes, nous éviterons quelques surprises.

Mais pas les plus mauvaises...

Un article qui peut provoquer de violents maux de têtes si l'on veut tout comprendre, il les vaut !