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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.- LE STATUT DE LA BIOLOGIE DE SYNTHÈSE : SCIENCE ET/OU TECHNOLOGIE ?

Il s'agit de déterminer si la BS est une science ou une technologie, autrement dit, si la BS est un domaine de connaissances fondamentales objectives caractérisé par un objet d'étude et des méthodes d'investigation rigoureuses aboutissant à des résultats vérifiables et reproductibles, avec ses propres théories ou lois, ou si elle relève d'un savoir-faire d'ingénieur basé sur la conception et l'utilisation d'instruments particuliers dédiés.

1.- LA BIOLOGIE DE SYNTHÈSE EST-ELLE UNE SCIENCE ?

a) Les réponses affirmatives

Lors de son audition, le 28 mai 2010, par la Commission de la Chambre des Représentants américaine chargée de l'Energie, Jay Keasling a qualifié la BS de « science fondamentale centrée sur l'application ».

Cette définition traduit la dualité de la BS qui, dans certaines études, est présentée comme « une discipline hybride combinant à la fois des éléments d'ingénierie et de science en vue de fabriquer des organismes synthétiques ».

C'est une position analogue que prend le rapport de la SNRI. Il situe, en effet, l'émergence et l'évolution de la BS à la fois sur les plans fondamental et technologique.

S'agissant du plan fondamental, le rapport observe que la BS s'appuie sur les outils conceptuels fournis par la biologie systémique pour la conception et la construction rationnelle de circuits biochimiques destinés à comprendre le fonctionnement de la cellule et de l'organisme.

Sur le plan technologique, le rapport fait état des différentes technologies qui pourraient être les facteurs d'évolution de la BS : l'amélioration des méthodes informatiques appliquées en biologie, la robotisation de l'expérimentation, les technologies de miniaturisation telles que la microfluidique, celle-ci permettant notamment de réduire considérablement les coûts et de mieux contrôler les processus. Il note aussi l'hybridation entre nanoélectronique et nano-biologie et les approches visant à s'affranchir des interférences entre cellule hôte et composant synthétique.

Pour Maureen O'Malley22(*), chercheure en philosophie des sciences à l'Université d'Exeter au Royaume-Uni, la BS serait une science car elle introduit des principes de méthode en cours dans la recherche scientifique, qui sont l'exploration, l'itération et le bricolage.

L'exploration : se référant au travail de Darwin, Maureen O'Malley rapporte que certains commentateurs expliquent l'avènement de la théorie de l'évolution et de la sélection naturelle par le fait que Darwin passa plus de deux décennies à tâtonner, selon un mode très exploratoire. De même, ce sont bien les vertus de l'exploration qui inspirent le Français Philippe Marlière, président-directeur général de la société Isthmus, lorsqu'il estime que « les biologistes de synthèse jouent le rôle de conquistadors heuristiques peu embarrassés par le manque d'instruments de navigation dans leur hâte à atteindre des continents de terre vierge ».23(*)

L'itération : l'itération se définit comme un processus répétitif à l'image d'un escalier où chaque marche se construit sur la précédente.

Pour Maureen O'Malley, la BS incarne, avec éclat, le caractère pragmatique de ce processus, devenu non seulement une vertu mais aussi un objectif et un guide heuristique.

Le bricolage : « La construction de systèmes biologiques imparfaits est acceptable », déclarent les biologistes de synthèse de l'Université de Princeton.24(*) C'est pourquoi la BS a recours à la synthèse combinatoire de manière aléatoire.

De fait, pour Maureen O'Malley, évoquant des modèles conçus par la BS, « plutôt que d'être des modèles de systèmes rationnels, élégants et efficaces, beaucoup d'entre eux ne fonctionnent que parce qu'ils résultent d'astuces ».

Pour autant, elle estime qu'il ne faut pas y voir un échec de la BS « mais un processus très créatif et efficace ».

Elle fait observer que la notion de bricolage se trouve renforcée par le principe « d'approximation limitée » qui avait été défendu par Max Delbrück, un des pères de la biologie moléculaire25(*). Ce dernier avait souligné l'importance de ne pas être excessivement rigoureux dans l'expérimentation. Il estimait qu'une précision excessive empêcherait de nouvelles avancées dans la compréhension des phénomènes et que ces avancées pourraient survenir plus facilement si le chercheur se montrait flexible et réactif. Ces observations permettent d'éclairer la réponse de Ron Weiss à l'une de mes questions sur la fiabilité des projets de BS présentés lors du concours annuel iGEM (International Genetical Engineered Machine) organisé par le MIT. Il m'a, en effet, répondu qu'il ne fallait pas, dans le domaine de la BS, raisonner en termes de résultat final. A ses yeux, le succès de l'iGEM réside dans la faculté des équipes à poser des problèmes bien définis, qu'elles estiment pouvoir être résolus.

L'orthogonalité - une notion nouvelle en biologie introduite par la BS : Sven Panke rappelle que la notion d'orthogonalité provient de l'informatique. Elle désigne la propriété que possède un système de ne pas être affecté par la modification d'un de ses composants ou d'une de ses fonctions. Par exemple, l'orthogonalité désigne le fait qu'en ajustant le rétroviseur d'un véhicule, on n'affecte pas la conduite de ce dernier, pas plus que le fait d'accélérer n'affecte la radio26(*).

Pour le professeur Panke, l'orthogonalité est un concept étranger à la biologie. En effet, les différentes disciplines désignées sous le terme d'« omiques » (génomique, transcriptomique, protéomique, métabolomique) véhiculent l'idée que le vivant serait un système d'interactions complexes. Or, l'orthogonalité soutient une vision simplifiée du vivant où celui-ci peut être compris - ne serait-ce que d'une manière provisoire - comme un ensemble de sous-systèmes et ainsi de suite, comme des poupées gigognes. La BS, en intégrant la notion d'orthogonalité, se distingue donc des « omiques » et affirme ainsi son identité scientifique originale.


* 22 Maureen O'Malley, « Exploration, iterativity and kludging in synthetic biology », Comptes Rendus de l'Académie des sciences, Chimie, T 14, Fascicule 4, 2011.

* 23 Philippe Marlière « The farther, the safer : a manifesto for securely navigating synthetic species away from the old living world », Syst Synth Biology,3: 77-84, 2009.

* 24 Ernesto Andrianatoandra et al., « Synthetic biology : New engineering rules for an emerging discipline », Molecular systems biology, 2006.

* 25 Maureen O'Malley, op.cit.

* 26 Sven Panke, « Synthetic Biology-Engineering in Biotechnology », rapport au nom de la Commission Bioscience de l'Académie suisse des Sciences de l'ingénieur, 2008.