Le biologiste de synthèse Tom Knight a déclaré : « Le XXIe siècle sera celui du génie biologique. » Il est l’un des fondateurs de la biologie de synthèse et l’un des cinq fondateurs de Ginkgo Bioworks, une entreprise phare du secteur. Cotée à la Bourse de New York le 18 septembre, la société est valorisée à 15 milliards de dollars américains.
Les intérêts de recherche de Tom Knight ont évolué, passant de l'informatique à la biologie. Dès le lycée, il profitait des vacances d'été pour étudier l'informatique et la programmation au MIT, où il a également effectué ses études de premier et de deuxième cycles.
Tom Knight, conscient que la loi de Moore prédisait les limites de la manipulation humaine des atomes de silicium, s'est tourné vers le vivant. « Il nous faut une autre façon de placer les atomes au bon endroit… Quelle est la chimie la plus complexe ? C'est la biochimie. J'imagine qu'on peut utiliser des biomolécules, comme les protéines, capables de s'auto-assembler et de se cristalliser dans la gamme de paramètres requise. »
L'utilisation de méthodes de recherche quantitatives et qualitatives, propres à l'ingénierie, pour concevoir des modèles biologiques originaux est devenue une approche novatrice. La biologie synthétique représente un bond en avant pour la connaissance humaine. Domaine interdisciplinaire à la croisée de l'ingénierie, de l'informatique, de la biologie, etc., elle a été fondée en 2000.
Deux études publiées cette année ont démontré que l'idée de conception de circuits pour les biologistes permet de contrôler l'expression des gènes.
Des scientifiques de l'université de Boston ont mis au point un interrupteur génétique chez E. coli. Ce modèle n'utilise que deux modules génétiques. En régulant des stimuli externes, l'expression des gènes peut être activée ou désactivée.
La même année, des scientifiques de l'université de Princeton ont utilisé trois modules génétiques pour obtenir un mode de sortie « oscillatoire » dans le signal du circuit en utilisant l'inhibition mutuelle et la levée de l'inhibition entre eux.
Schéma de l'interrupteur à bascule Gene
Atelier cellulaire
Lors de la réunion, j'ai entendu des gens parler de « viande artificielle ».
S'inspirant du modèle des conférences informatiques, cette « conférence auto-organisée et informelle » favorise la communication libre : certains participants boivent une bière et discutent : quels sont les produits à succès en « biologie synthétique » ? Quelqu'un a mentionné la « viande artificielle » dans la catégorie « aliments impossibles ».
Impossible Foods ne s'est jamais présentée comme une entreprise de « biologie synthétique », mais son principal argument de vente, qui la distingue des autres produits carnés artificiels – l'hémoglobine qui confère à la viande végétale son odeur si particulière – provient de cette entreprise, il y a une vingtaine d'années. Parmi les disciplines émergentes.
La technologie mise en œuvre consiste à utiliser une simple modification génétique pour permettre à la levure de produire de l'« hémoglobine ». En utilisant la terminologie de la biologie synthétique, la levure devient une « usine cellulaire » qui produit des substances selon les souhaits de l'homme.
Qu'est-ce qui donne à la viande cette couleur rouge éclatante et cet arôme si particulier ? Impossible Foods attribue cette particularité à sa richesse en hémoglobine. On trouve de l'hémoglobine dans divers aliments, mais sa concentration est particulièrement élevée dans les muscles animaux.
C’est pourquoi Patrick O. Brown, fondateur de l’entreprise et biochimiste, a choisi l’hémoglobine comme « ingrédient clé » pour imiter la viande animale. Pour extraire cet « assaisonnement » des plantes, Brown a opté pour le soja, riche en hémoglobine à la base.
La méthode de production traditionnelle consiste à extraire directement l'hémoglobine des racines du soja. Un kilogramme d'hémoglobine nécessite 2,4 hectares de soja. L'extraction à partir de la plante étant coûteuse, Impossible Foods a mis au point une nouvelle méthode : implanter le gène permettant la synthèse de l'hémoglobine dans une levure. À mesure que la levure se développe et se multiplie, l'hémoglobine se produit. Pour reprendre une analogie, c'est comme laisser une oie pondre des œufs à l'échelle des micro-organismes.
L'hème, extrait de plantes, est utilisé dans les hamburgers à base de « viande artificielle ».
Les nouvelles technologies permettent d'accroître l'efficacité de la production tout en réduisant la consommation de ressources naturelles liées à la culture. Puisque les principaux ingrédients sont la levure, le sucre et les minéraux, la production génère très peu de déchets chimiques. En y réfléchissant, il s'agit véritablement d'une technologie qui contribue à un avenir meilleur.
Quand on parle de cette technologie, j'ai l'impression qu'il s'agit d'une technologie simpliste. À leurs yeux, on pourrait concevoir une multitude de matériaux à partir de gènes de cette façon : des plastiques biodégradables, des épices, de nouveaux médicaments et vaccins, des pesticides pour des maladies spécifiques, et même l'utilisation du dioxyde de carbone pour synthétiser de l'amidon… J'ai commencé à entrevoir concrètement les possibilités offertes par la biotechnologie.
Lire, écrire et modifier les gènes
L'ADN porte toutes les informations de la vie depuis sa source, et il est également à l'origine de milliers de caractéristiques de la vie.
Aujourd'hui, l'être humain peut facilement lire et synthétiser des séquences d'ADN selon ses besoins. Lors de la conférence, j'ai entendu parler à plusieurs reprises de la technologie CRISPR, récompensée par le prix Nobel de chimie en 2020. Cette technologie, surnommée « ciseaux magiques génétiques », permet de localiser et de couper l'ADN avec précision, rendant ainsi possible la modification génétique.
Grâce à cette technologie d'édition génique, de nombreuses start-ups ont vu le jour. Certaines l'utilisent pour résoudre les problèmes de thérapie génique liés à des maladies complexes comme le cancer et les maladies génétiques, tandis que d'autres s'en servent pour cultiver des organes destinés à la transplantation humaine et pour détecter des maladies.
La technologie d'édition génique a connu une telle accélération dans ses applications commerciales qu'elle révèle le formidable potentiel des biotechnologies. Du point de vue de la logique de développement même des biotechnologies, une fois la lecture, la synthèse et l'édition des séquences génétiques maîtrisées, l'étape suivante consiste naturellement à concevoir, à partir du génome, des matériaux répondant aux besoins humains. La biologie synthétique peut également être perçue comme la prochaine étape du développement du génie génétique.
Les scientifiques Emmanuelle Charpentier et Jennifer A. Doudna ont remporté le prix Nobel de chimie 2020 pour la technologie CRISPR.
« Beaucoup de gens sont obsédés par la définition de la biologie synthétique… Une sorte de collision s'est produite entre l'ingénierie et la biologie. Je pense que tout ce qui en résulte a commencé à être qualifié de biologie synthétique », a déclaré Tom Knight.
Depuis les débuts de la société agricole, l'humanité a sélectionné et conservé, sur une longue période, les caractéristiques animales et végétales qu'elle souhaitait, grâce à de longs croisements et à la sélection. La biologie synthétique, quant à elle, intervient directement au niveau génétique pour générer les caractéristiques recherchées. Actuellement, des scientifiques utilisent la technologie CRISPR pour cultiver du riz en laboratoire.
Lu Qi, fondateur de Qiji et l'un des organisateurs de la conférence, a déclaré dans la vidéo d'ouverture que la biotechnologie pourrait engendrer des changements profonds dans le monde, à l'instar d'Internet. Cela semble confirmer l'intérêt manifesté par les PDG du secteur numérique pour les sciences de la vie lors de leur démission.
Les grands noms d'Internet sont tous aux aguets. Le secteur des sciences de la vie est-il enfin en train de devenir une tendance commerciale majeure ?
Tom Knight (premier à gauche) et quatre autres fondateurs de Ginkgo Bioworks | Ginkgo Bioworks
Pendant mon déjeuner, j'ai appris une nouvelle : Unilever a annoncé le 2 septembre qu'elle investirait 1 milliard d'euros pour éliminer progressivement les combustibles fossiles des matières premières destinées à la fabrication de produits propres d'ici 2030.
D’ici dix ans, les lessives, poudres à lessiver et savons produits par Procter & Gamble intégreront progressivement des matières premières végétales ou la technologie de captage du carbone. L’entreprise a également alloué un milliard d’euros supplémentaires à la création d’un fonds destiné à financer la recherche en biotechnologie, en captage du dioxyde de carbone et dans d’autres technologies visant à réduire les émissions de carbone.
Les personnes qui m'ont annoncé la nouvelle, tout comme moi qui l'ai apprise, ont été un peu surprises par le délai de moins de 10 ans : la recherche et le développement technologiques jusqu'à la production de masse seront-ils pleinement réalisés si rapidement ?
Mais j'espère que cela se réalisera.
Date de publication : 31 décembre 2021