Qu’est-ce que la biotechnologie ?
Sans qu’on en prenne toujours conscience, la biotechnologie (biotech) fait aujourd’hui intégralement partie de nos vies et ses applications interviennent dans bien des domaines de celle-ci. L’OCDE en offre une définition synthétique, comme étant « l’application de la science et de la technologie à des organismes vivants, de même qu’à ses composantes, produits et modélisations, pour modifier des matériaux vivants ou non-vivants aux fins de la production de connaissances, de biens et de services. » Cette définition, si elle a le mérite d’englober tous les champs de la biotech, n’en reste pas moins générique et ne détaille pas les multiples facettes de cette exploitation du vivant.
Utilisation empirique, recherche fondamentale et essor des applications industrielles
La biotechnologie est donc présente depuis l’Antiquité et les premières techniques de brassage, de fermentation ou de panification, par exemple. Elle n’a cessé jusqu’à aujourd’hui de progresser, avec ses applications les plus médiatisées comme la mise au point de vaccins à vecteurs viraux ou à ARN messager. Elle emprunte les savoirs liés à toutes les sciences de la vie : physiologie végétale et animale, biochimie, microbiologie, immunologie, biologie cellulaire et moléculaire, génétique et génomique. L’exploitation de ces savoirs est tournée vers la mise au point de procédés industriels améliorant l’efficacité de production, le rendement, l’optimisation des résultats et la qualité des produits ciblés. L’imagerie populaire restreint souvent ces applications à celles de la manipulation et du génie génétique, mais elles sont en fait bien plus larges, et surtout omniprésentes dans le quotidien de chacun.
Le domaine des biotechnologies recouvre ceux où la manipulation du vivant apporte un avantage productif par rapport à l’ingénierie classique. L’agriculture, la santé, l’environnement et la chimie industrielle sont donc particulièrement concernés. Les laboratoires de recherche et développement spécialisés mènent la recherche fondamentale vers des procédés innovants pour l’industrie des biotechnologies.
Les sciences et techniques biotechnologiques appliquées permettent d’exploiter l’arsenal d’outils offert par la machinerie cellulaire, afin d’améliorer la production de différents composés chimiques ou d’obtenir différents biomatériaux et biomolécules. Les industries textile, papier, cosmétiques, les lessiviers pour les enzymes notamment, et l’industrie agro-alimentaire bien sûr, ont largement recours à ces procédés de fabrication.
Caractérisation de l’apport biotechnologique aux industries agroalimentaires et à l’environnement
Si le vivant peut être utilisé en l’état par le secteur des biotechnologies, les techniques issues de la biologie moléculaire (clonage, séquençage, transgénèse…) offrent de nouveaux débouchés au génie biologique. Les biotechnologies industrielles peuvent employer des êtres vivants et organismes génétiquement modifiés (OGM) afin d’améliorer la qualité et le rendement des productions industrielles ou agricoles. La sélection des espèces et leur amélioration génétique améliore les rendements et diminue les coûts de production en offrant via des semences modifiées des variétés transgéniques plus résistantes et une qualité de production constante.
L’utilisation de micro-organismes (bactéries, levures, champignons…) modifiés génétiquement permet la synthèse de molécules dites recombinantes, grâce à l’introduction de gènes codants pour les protéines souhaitées dans leur matériel génétique. Ce procédé est utilisé dans l’agroalimentaire pour la production d’arômes comme la vanilline (Evolva). Cette synthèse de novo par une levure modifiée par l’introduction de gènes hétérologues est en elle-même une variation par rapport à une autre biotechnologie déjà utilisée aux même fins. En effet, Solvay utilise un procédé de bioconversion des résidus de son industrie sucrière (pulpe de betterave) par des champignons transformant l’acide férulique en vanilline, procédé à la fois novateur et utilisant des déchets de production.
L’impact pour réduire le coût énergétique de production, éviter des procédés polluants, et optimiser la gestion des déchets est donc un enjeu pour les biotechnologies. Leur poids environnemental ne s’arrête pas là, puisque la remédiation des écosystèmes est également une de leurs prérogatives. Des micro-organismes, modifiés ou non, sont régulièrement employés pour la dépollution des sols et le traitement des eaux usées, par exemple.
Importants domaines des biotechnologies : les industries pharmaceutiques et biomédicales
L’un des domaines majeurs de la biotechnologie touche à l’industrie pharmaceutique et au biomédical. La maîtrise du génie génétique est sans cesse améliorée. Des évolutions majeures comme l’utilisation de CRISPR/Cas9 comme outil d’édition du génome. Les biochimistes Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna ont reçu le prix Nobel de chimie en 2020 pour leurs travaux sur le sujet, offrant des perspectives considérables pour intervenir sur tous types de cellules, y compris eucaryotes.
Les innovations thérapeutiques les plus marquantes des biotechnologies dans l’industrie pharmaceutique concernent notamment la production de molécules recombinantes, comme des analogues de l’insuline. Ou encore la production d’anticorps monoclonaux par des hybridomes (cellules chimériques obtenues par fusion de lymphocytes stimulés par un antigène spécifique et de cellules de myélome).
La recherche fondamentale biomédicale et l’apparition des thérapies géniques ont ouvert une nouvelle voie thérapeutique pour le traitement de certaines maladies, en permettant l’introduction durable de matériel génétique dans les cellules des malades, destiné par exemple à restaurer une fonction cellulaire défaillante. Autre exemple de thérapie cellulaire : les lymphocytes T-CAR modifiés pour reconnaître et détruire certaines cellules cancéreuses qui pourraient modifier radicalement la prise en charge en cancérologie.
