II.- LA NOUVEAUTÉ RELATIVE DE LA BIOLOGIE DE SYNTHÈSE
« Industrialiser la biologie », (...) « Réutiliser des briques du vivant pour faire quelque chose qui ne réponde pas à la logique du vivant », « Nous pouvons créer du neuf » . Ces propos, tenus par les biologistes de synthèse, expriment l'approche qui constitue l'originalité et l'essence de la BS.
Si ces objectifs sont nouveaux, il apparaît néanmoins qu'ils n'auraient pas pu être conçus sans le concours de sciences ou de technologies déjà existantes. En outre, la BS se heurte à des verrous susceptibles de freiner son développement, comme précisé plus loin.
A.- DES APPROCHES INÉDITES DU VIVANT
1.- LA DIVERSITÉ DES APPROCHES
La littérature actuelle montre qu'il y a autant d'approches que d'auteurs et qu'elles sont présentées soit en opposant des conceptions de façon binaire, soit avec une analyse nuancée et plus globale.
a) Les approches binaires : top down, bottom up, construction, déconstruction
Une présentation courante oppose les démarches dites top down (du haut vers le bas) et bottom up (du bas vers le haut) déjà évoquées. Mais il existe aussi une présentation moins connue qui se réfère aux notions de construction et de déconstruction des systèmes biologiques.
? La démarche top down vise à transformer les organismes, en enlevant, en remplaçant ou en ajoutant des parties spécifiques, par exemple par transplantation ou suppression de circuits génétiques ( cf. ci-après) ou de voies métaboliques.
Les recherches sur le génome minimal, entre autres celles menées par Craig Venter, sont emblématiques à cet égard. Celui-ci et son équipe ont réduit le génome d'une bactérie à sa taille minimale en se limitant aux gènes jugés indispensables à sa survie (évalués à 200 environ). La démarche top down a été facilitée par l'utilisation du séquençage et la synthèse artificielle d'ADN.
EXEMPLE DE L'APPROCHE TOP DOWN
Source : rapport de la Commission présidentielle américaine de bioéthique, p. 44
? L'approche bottom up permet aux biologistes de synthèse de construire des systèmes biologiques à partir de composants non issus du vivant. La Commission présidentielle américaine de bioéthique cite ainsi l'exemple de systèmes entièrement artificiels qui imitent le comportement de cellules vivantes, qualifiées de cellules chimiques ou chells 37 ( * ) . Cette approche inclut également les tentatives de créer des circuits génétiques et des interrupteurs dotés de fonctions spécifiques - on et off - pour répondre aux stimuli identifiés. Dans certains cas, d'après la Commission présidentielle américaine de bioéthique, l'approche bottom up pourrait, en théorie, déboucher sur du vivant doté de fonctions différentes du vivant existant.
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AGCT sont les quatre bases azotées de l'ADN
A=Adénine G =Guanine C=Cytosine T=Thymine
EXEMPLE DE L'APPROCHE BOTTOM UP
Source : rapport de la Commission présidentielle américaine de bioéthique, p. 45
L'objectif du bottom up est, comme dans un jeu de lego, d'assembler une série de pièces dotées de fonctionnalités identifiées et prédictibles pouvant être utilisées dans différentes plates-formes. Un exemple est fourni par le registre des bio-briques déjà évoqué. Ce registre contient une banque de séquences d'ADN encadrées par des extrémités standard qui permettent de les assembler dans un ordre souhaité. Ces bio-briques codent des fonctions biologiques et sont aisément combinées et échangées entre les différents laboratoires. En 2000, des chercheurs américains ont mis au point des circuits génétiques conçus à partir de bio-briques. 38 ( * ) Par ailleurs, le registre joue un rôle central dans le déroulement du concours annuel d'étudiants iGEM ( International Genetically Engineered Machine ). Comme on le verra, ce concours a beaucoup contribué à diffuser l'idée de BS. Le public peut également accéder gratuitement au registre.
? D'après une étude de 2006, l'approche construction a pour but de créer des systèmes qui, inspirés par les principes biologiques généraux, utilisent des composants chimiques ou biologiques pour reproduire les systèmes vivants. Cette approche est donc analogue au bottom up examiné précédemment. 39 ( * )
? En revanche, la démarche de déconstruction vise à « disséquer » les systèmes biologiques, pour parvenir à des formes simplifiées et minimales. D'après Victor de Lorenzo et al. , les travaux sur les formes minimales de vie et sur le génome minimal relèvent de cette approche. Elle s'apparente à la démarche top down .
On peut d'ailleurs considérer que ces deux méthodes, loin de s'opposer, agissent en complémentarité dans notre compréhension du vivant.
* 37 Acronyme anglais de « chemical cells ».
* 38 Oscillateur qui mime un réseau cellulaire en induisant périodiquement la synthèse d'une protéine fluorescente (Elowitz et Leibler, 2000) .
* 39 Victor de Lorenzo et al. , « Synthetic biology: challenges ahead », Bioinformatics, Vol.22 n°-2, 2006.