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Les apports de la science et de la technologie au développement durable, Tome II : La biodiversité : l'autre choc ? l'autre chance ?

 

B. LA NOUVELLE USINE DU VIVANT

Une très grande partie du débat public sur les biotechnologies se concentre sur les domaines de cette activité liés à des problèmes éthiques (transgénèse agricoles, clonage, utilisation des cellules souches à des fins thérapeutiques).

Cela occulte un fait majeur pour le demi-siècle à venir : les biotechnologies vont sortir des laboratoires et entrer à l'usine ; elles deviendront peu à peu un secteur de la production industrielle, avec des applications aussi variées que le sont celles de l'industrie actuelle.

Ce mouvement, on doit le noter, s'est amorcé en dépit d'une connaissance très insuffisante des espèces et des fonctions de la biodiversité qui sont les matériaux de ces biotechnologies. Cela est vrai des bactéries, cela l'est tout autant des champignons. Cette méconnaissance est encore plus marquée pour les organismes marins que pour les organismes terrestres.

Cela signifie qu'il existe un thesaurus potentiel très important pour le développement de la biotechnologie industrielle.

1. Les avantages des biotechnologies industrielles

Les propriétés des bactéries sont utilisées depuis l'aube de la civilisation - notamment celles qui portent sur les fermentations alimentaires.

Mais leur utilisation massive comme substitut ou comme appui à la chimie ouvre des horizons nouveaux.

Par rapport à la chimie traditionnelle, les biotechnologies offrent plusieurs avantages :

- elles sont beaucoup plus économes en énergie puisqu'elles ne nécessitent pas de thermisation et utilisent des matériaux renouvelables,

- elles sont beaucoup plus précises :

  régio-sélectivité (les enzymes peuvent n'intervenir que sur un seul alcool d'un sucre à transformer),

  stéréo-sélectivité (l'implantation des produits biologiques peut être senestro ou dextro orientée, à la demande - ce qui présente des avantages dans les productions de composants asymétriques),

  directivité (les enzymes ne vont faire qu'un seul produit alors que les produits chimiques vont générer des déchets collatéraux plus ou moins importants selon le cas).

2. Les premières utilisations

a) Les bioproductions et les bioconversions

L'utilisation des biotechnologies dans l'industrie repose sur un détournement du fonctionnement du vivant qui consiste à utiliser l'énergie que produisent les micro-organismes à des fins industrielles.

Cette utilisation peut s'effectuer, soit sous la forme bioproduction directe, soit par le truchement d'une bioconversion qui permettra d'accomplir une partie d'un processus chimique.

La plus connue des bioproductions directes est la fabrication de pénicilline. Mais ces bioconversions deviennent de plus en plus sophistiquées : par exemple, on essaiera de faire produire à des bactéries des analogues du terpène des plantes, qui est un alcaloïde aux vertus thérapeutiques. Dans le cas très connu de la pervenche de Madagascar dont on extrait un produit anticancéreux, la vinblastine, des expériences visent à accélérer le développement de cette production en insérant dans des plants de pervenche de Madagascar des précurseurs de la vinblastine.

Les bioconversions constituent déjà un élément de la chimie industrielle puisqu'environ 15 % des processus de cette industrie emploient des bioconversions enzymatiques.

Mais seulement 1 300 de ces bioconversions sont utilisées sur 5 000 identifiées, alors que l'on utilise 10 000 réactions chimiques.

b) Les réalisations et les perspectives
(1) Les réalisations

Dès maintenant, les biotechnologies sont passées au stade industriel.

Dupont de Nemours a installé une usine de production de molécules de synthèse, où les biotechnologies interviennent à plusieurs stades de la production chimique pour produire 500 000 tonnes par an de propanediol (utilisés dans la fabrication du tergal).

Dans certains marchés pharmaceutiques ou agroalimentaires, les processus des biotechnologies se substituent aux processus chimiques. Par exemple :

- pour la production de bêtacarotène sur un marché mondial de 2 milliards de dollars,

- ou, pour la production d'un acide aminé utilisé dans l'alimentation du bétail, sur un marché de 1,5 milliards d'euros.

(2) Les perspectives

Les perspectives d'extension d'emploi des biotechnologies dans l'industrie sont vastes.

Sans pouvoir être exhaustif, au-delà de l'investissement progressif des procédés chimiques de transformation industrielle qui sera peu à peu favorisé par la hausse du prix des carburants fossiles, des avancées fortes sont à attendre dans le domaine de la biotechnologie : l'utilisation des extrêmophiles, et l'emploi des biotechnologies dans le domaine de la fabrication de l'énergie.

Les bactéries extrêmophiles fabriquent des molécules dites « extrêmolytes » pour protéger leurs cellules des environnements agressifs dans lesquels elles vivent, la production en série d'extrêmolytes ou analogues est déjà utilisée dans les cosmétiques (crème solaire) ; la recherche actuelle porte sur des molécules qui permettront de limiter les effets des chimiothérapies ou d'être employées dans le traitement de maladie de peaux.

Dans le secteur central de l'énergie, beaucoup de recherches biotechnologiques portent sur les énergies nouvelles. On peut donner deux illustrations de mouvement :

- l'INRA de Marseille mène des recherches sur le génome d'un champignon60(*) qui dégrade la biomasse de façon accélérée et pourrait accroître fortement les rendements des biocarburants de deuxième génération.

- l'Université de Humboldt à Berlin conduit un programme sur les bactéries hydrogénases permettant de produire de l'hydrogène par biocatalyse, etc..

A un terme plus lointain, d'une dizaine d'années, va émerger un champ de recherches biotechnologique sur lequel on peut s'interroger éthiquement où l'on utilisera la biodiversité pour se couper de la nature.

Maintenant que l'on sait fabriquer de l'ADN synthétique, on peut reprogrammer les processus biologiques d'une bactérie.

L'institut Venter a tout récemment mis en oeuvre cette biologie synthétique en transplantant la totalité de l'ADN d'une bactérie dans une autre.

A Boston, les start-up biotechnologiques, détectées par des «  business angels » et dotées par de sociétés de capital-risque de centaines de millions de dollars, ne sont pas rares.

On voit l'implication de ce champ de recherches.

Car, si on sait fabriquer de l'ADN synthétique - si l'on sait réécrire le génome entier d'une bactérie, ce qui n'est pas encore fait -, on pourra en modifiant ce génome obtenir des artéfacts nombreux fonctionnant sur des catégories réactionnelles (c'est-à-dire des modes de reconnaissance entre atomes) inconnues sur terre.

Ces recherches qui pourraient déboucher d'ici une dizaine d'années devraient en tout état de cause respecter des cahiers des charges très rigoureux (artéfacts non invasifs, non délétères et contrôlés). On mesure ici l'importance de conduire ces recherches dans un cadre éthique rigoureux et sous contrôle de la communauté humaine.

* 60 Ce champignon, le Trichoderma reesei, avait été identifié au Vietnam par les Américains car il dégradait de façon accélérée les uniformes des troupes.