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Les enjeux de la biologie de synthèse (Rapport)

15 février 2012 : Les enjeux de la biologie de synthèse (Rapport) ( rapport de l'opecst )
b) L'application du principe d'interdisciplinarité dans les systèmes de recherche et de formation

Le principe d'interdisciplinarité221(*), bien qu'il ait été déjà invoqué par d'autres disciplines et ce, bien avant que la BS ne se développe, est néanmoins présenté comme une exigence liée à la nature même de la BS. Cette notion d'interdisciplinarité s'étend aux sciences humaines et sociales (SHS), compte tenu des interrogations soulevées par les développements menés.

Pour autant, Natalie Kuldell222(*), enseignante au MIT, souligne le fait qu'il ne suffit pas simplement, à travers cette notion d'interdisciplinarité, de réunir les postes de biologistes et d'ingénieurs et d'attendre le « feu d'artifice » qui pourrait en résulter. Selon elle, la BS est une discipline distincte, qui exige de ceux qui la pratiquent de travailler de façon différente. Il s'agit en effet de gérer la complexité, plutôt que de la décrire et de s'en féliciter. Les scientifiques et les ingénieurs qui choisissent la BS doivent donc adapter les méthodologies utilisées habituellement et s'adapter à un domaine où recherche scientifique et ingénierie avancent de pair. Cette nouvelle culture doit être partagée par les étudiants. C'est ce qui explique la création, aux États-Unis comme en Europe, de centres de recherche et de formation dédiés à la BS ou à la biologie des systèmes.

1° Aux États-Unis

Le Centre SynBERC (Synthetic Engineering Research Center), situé à l'Université de Berkeley, illustre parfaitement cet objectif d'interdisciplinarité. SynBERC a été créé en 2006 par plusieurs universités (Harvard, MIT, Prairie View A&M, Berkeley), à l'aide d'une subvention de 20 millions de dollars allouée pour une période de cinq ans par la National Science Foundation et des entreprises. C'est un centre de recherche qui inclut un département consacré aux sciences humaines, à l'enseignement et au transfert de technologie.

L'Institut de Biologie Synthétique (SBI), évoqué précédemment, constitue un autre exemple achevé de la mise en oeuvre systématique du principe d'interdisciplinarité. SBI comprend ainsi 33 facultés et des chercheurs provenant de huit départements de l'Université de Berkeley et de quatre divisions du Laurence Berkeley National Laboratory. Ces chercheurs sont issus de disciplines de l'ingénierie, de la chimie et de la biologie.

2° En Europe

Les conditions de mise en oeuvre de l'interdisciplinarité se présentent différemment dans les pays d'Europe selon que l'on considère la recherche ou la formation.

Ø En matière de recherche

1) Le Royaume-Uni

Un aspect intéressant de l'interdisciplinarité au Royaume-Uni est l'intégration des recherches sur les questions sociales et éthiques (ELSI, Ethical, Legal and Social Implications) dans les recherches scientifiques, encouragée par l'EPSRC (Engineering and Physical Sciences Research Council).

2) L'Allemagne

Tous les programmes de recherche sont interdisciplinaires et associent mathématiciens, biologistes, médecins, informaticiens et biochimistes.

Cette organisation pluridisciplinaire de la recherche permet d'assurer en parallèle une formation à la biologie des systèmes pour les jeunes générations de chercheurs, grâce à l'intégration de ces disciplines : biochimie, génomique, physiologie, informatique et mathématiques. Toutefois, les SHS sont absentes des programmes et mènent leurs recherches en parallèle.

3) La France

L'Institut de Biologie systémique et synthétique (iBSS) a été créé en 2010 avec le soutien du Genopole, de l'Université d'Evry et du CNRS. Cet institut est dédié à la biologie de synthèse et la biologie systémique. Dans le cadre des investissements d'avenir, cet institut a soumis un dossier LABEX avec des industriels locaux et le centre de sociologie Pierre Naville, au mois d'octobre 2011.

Bien qu'il ne concerne pas spécifiquement la BS, il faut signaler le projet TWB (Toulouse White Biotechnology), financé à hauteur de 20 millions d'euros par l'ANR dans le cadre de l'appel à projets « Démonstrateurs préindustriels en biotechnologie », au titre de l'action « Santé et Biotechnologie » du programme des Investissements d'avenir. L'objectif de ce projet est de favoriser l'émergence d'une bioéconomie fondée sur l'utilisation du carbone renouvelable, en complément de celle basée sur le carbone fossile. Porté par l'INRA, ce projet associe l'INSA de Toulouse. Il a été soutenu par la région Midi-Pyrénées et par plusieurs entreprises. On notera également que, afin de s'interroger très en amont sur l'acceptabilité sociale des procédés envisagés, un partenariat dans le domaine de la bioéthique a été mis en place avec l'Ecole supérieure d'éthique des sciences de l'Institut catholique de Toulouse.

4) La Suisse

L'étude de Lei Pei et al. relève que l'interdisciplinarité est une condition du financement des projets par Systems X.ch. Cet organisme de financement exige en effet que les projets associent des chercheurs provenant au moins de deux instituts.

Quant au Fonds national de la recherche scientifique, c'est sa commission spécialisée pour la recherche interdisciplinaire qui évalue les projets portant sur des recherches relevant de deux ou plusieurs disciplines.

Ø En matière de formation

Dans le domaine de l'enseignement, les filières spécialisées ont été mises en place selon des modalités diverses.

1) Le Royaume-Uni

L'Imperial College de Londres offre aux étudiants trois voies possibles pour étudier la BS :

- un module de 12 semaines à la fin de l'année de licence, qui comprend des cours théoriques et des travaux en laboratoire. Les étudiants ayant une formation d'ingénieurs biologistes se voient dispenser des cours de biochimie et procèdent à des manipulations d'ADN. Les étudiants en biologie et en biochimie suivent des enseignements sur les principes de l'ingénierie et la modélisation, et mettent en pratique la modélisation informatique des systèmes biologiques,

- un master de biologie des systèmes et de BS : l'objet de ce cursus est de fournir aux étudiants diplômés provenant des sciences de la vie, de l'ingénierie et des sciences physiques, une plate-forme collaborative sur des sujets de recherche ou des applications de la BS. A cet effet, ils travaillent à un projet de recherche interdisciplinaire de huit mois,

- un master de bio-informatique et de biologie théorique des systèmes : le cursus a été conçu par une équipe d'enseignants des facultés des sciences de la nature, de l'informatique et de médecine.

2) La France

Un master 2 de BS a été créé en 2008 à l'Université d'Evry, avec l'Ecole Centrale de Paris et l'AgroParisTech. Les étudiants admis en 2010 et en 2011 proviennent, soit d'universités (françaises et étrangères), soit d'écoles d'ingénieurs. Ils ont tous validé une première année de master ou sont en troisième année d'école d'ingénieurs. Ils ont suivi différents cursus : biologie avec option bio-informatique, physique, chimie, avec une option biologie/biochimie, informatique, avec une interaction avec la biologie à travers un module d'enseignement ou un stage.

Au niveau de la licence, l'Université de Paris V - René Descartes a mis en place, en septembre 2011, une licence scientifique interdisciplinaire appelée « licence frontières du vivant », qui vise à transmettre aux étudiants une solide culture scientifique dans plusieurs disciplines (mathématiques, physique, chimie, biologie, informatique), de façon à ce qu'ils puissent poursuivre leurs études dans le domaine de leur choix.

Au-delà de ces filières spécialisées, Philippe Noirot, directeur de recherche à l'INRA en charge du pôle de biologie systémique et synthétique, nous a informés que les nouvelles formations des biologistes commençaient à intégrer davantage de statistiques et d'informatique, même s'il estime que cela reste encore insuffisant. C'est pourquoi il s'est félicité des préconisations du rapport de la Stratégie nationale de la recherche et de l'innovation en faveur du développement volontariste d'une formation interdisciplinaire pour la BS.

3) L'Allemagne

Une des priorités du programme FORSYS, au-delà de l'expertise en biologie des systèmes dans des centres de référence, a été la création de nouveaux cursus allant de la licence au doctorat. Les initiatives se sont ainsi multipliées et ont couvert les principaux domaines de la bio-informatique, de l'analyse logicielle, de la reconstruction de réseaux et de la modélisation multi-échelle.

3° Le cas du Japon 223(*)

Les études de biologie synthétique au Japon ne sont conduites que dans un nombre très limité d'universités ainsi qu'au sein du RIKEN, l'un des grands instituts de recherche du ministère de l'Éducation, de la culture, du sport, de la science et de la technologie (MEXT).

De manière générale, des travaux de recherche traitant de certains aspects de cette discipline (biologie moléculaire, biochimie, biophysique...) sont réalisés dans de nombreux établissements mais ils ne sont pas considérés comme de la « biologie synthétique » par la communauté scientifique japonaise. Ce terme n'est en effet pas encore unanimement accepté par les spécialistes et très peu de projets sont parvenus à fédérer l'ensemble des domaines concernés par cette nouvelle biologie pluridisciplinaire. Aucune avancée majeure n'a ainsi été annoncée par ce pays concernant la reprogrammation ou la modification d'êtres vivants, à l'exception d'une méthode ambitieuse de cryptage de l'information.

Si Mme Anne Fagot-Largeault, professeure honoraire au Collège de France, convient de l'absence d'avancées majeures dans la reprogrammation ou la modification d'êtres vivants au Japon, elle tient toutefois à faire observer que ce pays est très avancé dans le domaine de la robotique, ce qu'elle relie à une différence profonde de culture. Il s'agit d'un choix très significatif : pour le service aux personnes âgées dépendantes, par exemple, le Japon parie sur les robots, tandis que nous parions sur les biotechnologies.

Cela étant, il faut également noter que, dès le début des années 1990, le Japon s'est fortement employé à développer des techniques de pointe dans la modélisation et la collecte de données biologiques, comme on a pu le voir précédemment dans la première partie.


* 221 Le dictionnaire Robert de la langue française définit ce principe comme la qualité de ce qui concerne plusieurs sciences à la fois.

* 222 Natalie Kuldell, «Authentic teaching and learning through synthetic biology», Journal of biological engineering, V.1, 2007.

* 223 Eric Perrot, «La biologie synthétique au Japon», service pour la Science et la technologie de l'ambassade de France au Japon, 15 décembre 2011.