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Les biotechnologies
Les biotechnologies regroupent les techniques qui utilisent des organismes vivants, des cellules ou leurs molécules pour fabriquer des produits, soigner, cultiver ou dépolluer.
Mis à jour le 4 min de lecture
Faire lever du pain, brasser de la bière ou sélectionner des races animales sont des biotechnologies au sens large, pratiquées depuis des millénaires. Mais le mot désigne surtout aujourd’hui les techniques nées depuis les années 1970, qui permettent de lire, de copier et de modifier l’ADN. Elles ont permis de produire de l’insuline humaine par des bactéries, de séquencer le génome humain, de concevoir des vaccins à ARN messager en moins d’un an et de diagnostiquer des maladies à partir d’une goutte de sang.
Biotechnologies traditionnelles et modernes
| Traditionnelles | Modernes | |
|---|---|---|
| Époque | Néolithique à XIXe siècle | Depuis les années 1970 |
| Principe | Utiliser des organismes tels qu’ils sont, ou les sélectionner | Modifier directement leur matériel génétique |
| Exemples | Fermentation (pain, vin, fromage), sélection des plantes et des animaux | Génie génétique, OGM, anticorps thérapeutiques, édition des gènes |
Les grandes techniques
| Technique | Principe | Date clé |
|---|---|---|
| Enzymes de restriction | « Ciseaux moléculaires » d’origine bactérienne qui coupent l’ADN à des séquences précises | Découverte vers 1970 (Nobel 1978 à Arber, Nathans et Smith) |
| ADN recombinant | Insérer un gène dans un plasmide pour le faire exprimer par une bactérie | 1973 (Cohen et Boyer) |
| Séquençage de l’ADN | Lire l’ordre des bases | 1977 (méthode de Frederick Sanger) |
| PCR | Copier un fragment d’ADN des milliards de fois (voir réplication de l’ADN) | 1983 (Kary Mullis) |
| Anticorps monoclonaux | Produire en masse un anticorps unique | 1975 (Köhler et Milstein) |
| Clonage reproductif | Transfert de noyau dans un ovule énucléé (voir clonage) | 1996 (brebis Dolly) |
| Cellules iPS | Reprogrammer des cellules adultes en cellules souches | 2006 |
| Séquençage à haut débit | Lire des génomes entiers rapidement et à bas coût | Années 2000-2010 |
| CRISPR-Cas9 | Modifier un gène à un endroit précis (voir CRISPR-Cas9) | 2012 |
Le coût du séquençage d’un génome humain est passé d’environ 3 milliards de dollars pour le Projet génome humain (achevé en 2003, voir génome humain) à quelques centaines de dollars aujourd’hui.
Les « couleurs » des biotechnologies
Un code couleur, d’usage courant mais non officiel, classe les domaines d’application.
| Couleur | Domaine | Exemples |
|---|---|---|
| Rouge | Santé | Insuline, vaccins, anticorps, thérapies géniques, diagnostic |
| Verte | Agriculture | Plantes résistantes aux maladies, sélection assistée par marqueurs, biopesticides |
| Blanche | Industrie | Enzymes pour lessives, bioplastiques, biocarburants, chimie verte |
| Jaune | Alimentation | Ferments, arômes, enzymes de transformation |
| Bleue | Mer | Molécules issues d’organismes marins |
| Grise | Environnement | Dépollution des sols et des eaux, traitement des déchets |
Applications en santé
- Protéines thérapeutiques : l’insuline humaine produite par des bactéries, commercialisée dès 1982, a remplacé l’insuline extraite du pancréas de porc ou de bœuf. Suivront l’hormone de croissance, l’érythropoïétine, les facteurs de coagulation pour les hémophiles.
- Vaccins : vaccin contre l’hépatite B produit par des levures (années 1980), vaccins à ARN messager déployés en 2020-2021 (voir fonctionnement des vaccins).
- Anticorps monoclonaux : traitements de cancers, de maladies auto-immunes et de la sclérose en plaques ; ils comptent parmi les médicaments les plus vendus au monde.
- Thérapie génique : correction de maladies héréditaires, comme certaines formes d’amyotrophie spinale ou de cécité ; en 2023, une première thérapie fondée sur CRISPR a été autorisée contre la drépanocytose et la bêta-thalassémie.
- Diagnostic : tests PCR, tests génétiques, analyse de l’ADN tumoral dans le sang.
- Thérapies cellulaires : cellules CAR-T, des lymphocytes du patient modifiés pour attaquer certains cancers du sang.
Applications en agriculture et en environnement
- Plantes génétiquement modifiées résistantes aux insectes, aux virus ou aux herbicides (voir OGM).
- Sélection assistée par marqueurs moléculaires, qui accélère l’amélioration classique sans modifier l’ADN.
- Biopesticides, comme les toxines de la bactérie Bacillus thuringiensis, autorisées en agriculture biologique.
- Bioremédiation : bactéries capables de dégrader des hydrocarbures après une marée noire, ou plantes qui accumulent des métaux lourds.
- Méthanisation : production de biogaz par des micro-organismes à partir de déchets organiques.
Applications industrielles
Les enzymes produites par des micro-organismes permettent de laver à basse température, de fabriquer des sirops de glucose, de traiter le cuir ou le papier avec moins de produits chimiques. Des levures modifiées produisent des molécules autrefois extraites de plantes rares, comme un précurseur de l’artémisinine, antipaludique. La biologie de synthèse va plus loin en concevant des circuits génétiques sur mesure.
Les enjeux éthiques et les risques
| Question | Enjeu |
|---|---|
| Modification du génome humain | La modification héréditaire (embryons) est interdite en France et dans de nombreux pays ; l’annonce en 2018 de bébés génétiquement modifiés en Chine a été unanimement condamnée |
| Brevets sur le vivant | Accès aux semences et aux médicaments, partage des bénéfices avec les pays d’origine des ressources (protocole de Nagoya, 2010) |
| Biosécurité | Confinement des organismes modifiés, recherches à double usage |
| Données génétiques | Confidentialité, risques de discrimination |
| Environnement | Dissémination d’organismes modifiés, effets sur la biodiversité |
En France, les lois de bioéthique, révisées en principe tous les sept ans environ, encadrent ces pratiques.
Questions fréquentes
Les biotechnologies se limitent-elles aux OGM ?
Non. Les OGM n’en sont qu’une partie. La fermentation, les tests de diagnostic, les vaccins, les enzymes industrielles et la plupart des médicaments modernes relèvent des biotechnologies sans que le consommateur manipule d’OGM.
Quel est le premier médicament issu du génie génétique ?
L’insuline humaine recombinante, produite par la bactérie Escherichia coli, autorisée aux États-Unis en 1982.
Quels métiers relèvent des biotechnologies ?
Chercheurs, ingénieurs en bioprocédés, techniciens de laboratoire, bio-informaticiens, spécialistes de la qualité et des affaires réglementaires, dans la pharmacie, l’agroalimentaire, l’environnement et la recherche publique.