Quelles sont les applications les plus surprenantes de la biotechnologie ?

Cette branche de la science a la capacité d’atteindre des points uniquement imaginés par la science-fiction. Mais ce sont des réalisations bien réelles.

La biotechnologie est une branche plutôt nouvelle, mais en même temps très classique, de la biologie et de ses disciplines. Elle est basée sur la technologie qui étudie et exploite les mécanismes biologiques et les interactions des organismes vivants, en particulier les micro-organismes. En raison de sa situation particulière, la biotechnologie permet d’obtenir des résultats qui sembleraient relever de la science-fiction.

Certaines de ses applications nous facilitent la vie, tandis que d’autres ne sont que des propositions pour l’avenir. Pour ceux qui ne la connaissent pas, selon la Convention sur la diversité biologique de 1992, la biotechnologie est définie comme « toute application technologique qui utilise des systèmes biologiques et des organismes vivants ou des dérivés de ceux-ci pour créer ou modifier des produits ou des procédés à des fins spécifiques » et est classée dans ces principales branches :

– Biotechnologie rouge : appliquée à l’utilisation de la biotechnologie dans les processus médicaux.

– Biotechnologie blanche : également appelée biotechnologie industrielle, elle est appliquée aux processus industriels.

– Biotechnologie verte : biotechnologie appliquée aux processus agricoles.

– La biotechnologie bleue, également appelée biotechnologie marine, est un terme utilisé pour décrire les applications de la biotechnologie dans les environnements marins et aquatiques.

De quoi la biotechnologie est-elle capable ?

C’est dans ce domaine que l’on trouve certaines des applications les plus étranges et des chercheurs les plus farfelus. De la conquête d’autres planètes à la construction de surhommes, de la production de carburants à l’élimination de l’uranium, la biotechnologie a réponse à tout. Non pas que ce soit une panacée, mais « donnez-moi un point et je ferai bouger le monde », a dit un jour un certain sage. Et la biotechnologie connaît beaucoup de points.

La conquête d’une planète

Voyager vers la planète rouge est une affaire très compliquée. Mars est hostile. Très hostile. Et pourtant, c’est le voisin le plus amical que nous ayons. La mission qui nous amènera à la coloniser, si elle a lieu, doit d’abord subir un processus d’adaptation, généralement appelé « terraformation ». La terraformation consiste à adapter les conditions physico-chimiques et géochimiques à nos besoins.

Et qui de mieux que les bactéries pour le faire ? En effet, quoi de mieux que la biotechnologie pour les concevoir ? Il existe actuellement plusieurs projets qui définissent comment « construire » un organisme synthétique, génétiquement modifié à partir d’un organisme naturel, capable de produire une certaine substance, comme l’oxygène, à partir d’autres substances plus abondantes dans l’environnement. Ou pour aider un autre organisme à faire un meilleur usage des ressources existantes, qui sont rares.

Ainsi, nous pouvons par exemple aider les plantes à fixer plus facilement l’azote, ce qui facilite la fertilisation. Ou pour obtenir de l’eau là où il n’y en a pratiquement pas. Ou encore mieux, capturer le dioxyde de carbone. Ou un milliard d’autres choses. Il s’agit d’utiliser un organisme génétiquement modifié pour contribuer à modifier les conditions du site ou aider d’autres organismes dans cette tâche. Et le génie de toute cette histoire, c’est que l’astuce consiste à concevoir un organisme génétiquement modifié pour la terraformation, puis, comme les bons organismes conçus à cet effet, pour s’autodétruire afin de ne pas perturber l’équilibre écologique.

Alors comment concevoir un organisme synthétique ? Nous savons depuis très longtemps comment utiliser la base de données génétiques pour prendre les gènes que nous voulons, les répliquer et les introduire dans un micro-organisme afin qu’il fasse ce que nous voulons qu’il fasse. Nous le faisons, en fait, tous les jours à l’Université, par exemple. En fait, l’été dernier, nous avons franchi la première étape de la construction du premier brin d’ADN presque entièrement synthétique. Nous avons également longtemps caressé l’idée de construire un organisme pratiquement à partir des parties décomposées d’autres organismes.

Manger de l’uranium et nettoyer le monde

Mais, outre la conquête d’une nouvelle planète, que se passerait-il si nous agissions sur celle que nous habitons déjà ? Bien sûr, les fondements mêmes de la biotechnologie et de la biologie synthétique dont nous avons parlé précédemment pourraient être utilisés pour résoudre certains des problèmes les plus naissants que nous connaissons sur cette planète. Les déchets et les détritus sont une menace constante, cela ne fait aucun doute.

Bien que l’énergie nucléaire soit actuellement l’une des formes d’énergie les plus propres qui soient, malgré l’opinion générale mal informée, il est vrai qu’elle génère des déchets persistants et extrêmement dangereux. Les déchets radioactifs ont une demi-vie terriblement longue et sont pratiquement impossibles à traiter. Il est également particulièrement dangereux lorsqu’il s’infiltre dans l’eau, contaminant potentiellement les océans et les rivières, voire l’eau potable. Jusqu’à ce que la biotechnologie s’en mêle.

Imaginez un instant une bactérie capable de capturer l’uranium et de le concentrer sans mourir. C’est précisément ce que le Dr Gemma Reguera a réalisé en 2011. Avec un Geobacter sulfureducens conçu en laboratoire, son équipe de recherche a réussi à former un biofilm capable de capturer l’uranium dissous dans l’eau pour le fixer, éliminant ainsi une terrible contamination sans discernement.

Mais ce n’est pas tout : voulons-nous éliminer l’uranium ? Eh bien, nous ne sommes pas si loin non plus, car nous savons depuis un certain temps que Shewanella oneidensis est capable de réduire ce métal radioactif et toxique. Malheureusement, la biorémédiation peut encore être utilisée pour éliminer le pétrole brut qui s’échappe des accidents pétroliers, mais il s’agit encore d’une ligne de recherche lente et difficile, mais elle est là, à la recherche d’un remède pour ce type de pollution.

D’autre part, les matières radioactives ne sont pas les seules à représenter un danger. La biorémédiation est actuellement un domaine d’étude qui intéresse beaucoup les biotechnologues. Qu’il s’agisse d’organismes conçus biotechnologiquement, comme celui ci-dessus, pour capturer les métaux lourds ou de bactéries préparées pour se débarrasser des hydrocarbures bruts et raffinés qui souillent les écosystèmes. Des bactéries capables de capturer et de fixer des gaz toxiques, voire de générer des composants utiles ou de l’énergie à partir de ceux-ci. Les possibilités sont incroyables.

Produire de l’énergie

Moi, en particulier, j’ai toujours prôné l’économie de l’hydrogène. Peut-être naïvement. Plus le temps passe, plus il est probable que la biotechnologie sera celle qui coupera l’herbe sous le pied de ce besoin énergétique que nous ne savons pas vraiment comment résoudre. Tout d’abord, les besoins en carburants augmentent alors que les réserves que nous connaissons s’épuisent de plus en plus vite.

Et si, au lieu d’utiliser un organisme de conception pour manger des hydrocarbures, nous le construisions pour les synthétiser ? C’est précisément l’un des fondements de la biotechnologie appliquée à l’énergie. Plus précisément, nous pouvons concevoir un micro-organisme capable de synthétiser du bioéthanol, l’un des carburants ayant le plus grand potentiel pour l’avenir si nous ne changeons pas notre façon de voir les choses. Et nous le ferions à partir de bactéries ou de champignons, comme les levures. Ou à partir d’algues, l’un des projets les plus développés actuellement.

La biotechnologie déploie également beaucoup d’efforts pour améliorer les processus et les bioréacteurs afin d’accroître à la fois la production et la propreté des nouveaux biocarburants, sans constituer une nouvelle menace pour l’environnement. Mais allons au-delà des biocarburants. L’avenir est probablement aux biobatteries. Une biobatterie est un concept tout simplement génial. Tous les êtres vivants tirent leur énergie du métabolisme de différents composés. Au final, les êtres vivants ne sont que des biobatteries, dans le plus pur style « Matrix » (sous forme d’ATP, par exemple), mais entre les deux, il y a un processus d’échange électrique. Ce processus est dû à l’oxydation et à la réduction de ces composés.

Imaginons maintenant que nous prenions ce transfert électronique et que nous mettions un fil entre les deux composés. Qu’obtenons-nous ? Un courant électrique. L’idée est tout simplement géniale, car nous pouvons transformer n’importe quelle molécule et n’importe quel micro-organisme en une batterie potentielle, sans pratiquement aucune perte de rayonnement ou autre problème lié à la production physique d’électricité, car le mécanisme de transfert électronique des organismes est l’un des plus complexes et des plus parfaits de l’univers, pour autant que nous le sachions. Bien sûr, une batterie constituée de cellules présente d’autres problèmes, mais cela n’enlève rien à l’idée.

Créer des surhommes

Oui, ils le sont. Les surhommes. Peut-être pas dans le sens le plus cinématographique, mais dans un sens très proche. Grâce à la biotechnologie, nous pouvons améliorer le corps et ses limites. Avec le temps, nous serons capables de régénérer nos blessures à la vitesse d’une bande dessinée. Avec un peu plus, nous pouvons surmonter n’importe quelle maladie. Voyons ça.

Dépasser les limites du corps

Cela ne surprendra probablement personne si l’on y regarde de plus près, mais comment fait-on pour atteindre et dépasser les limites physiques d’un corps ? Quelqu’un a-t-il dit dopage ? En effet, cet aspect est plus une réalité qu’un fait futur. L’utilisation d’hormones telles que la GH humaine permet d’augmenter la croissance des os et du corps et de stimuler le métabolisme. Depuis l’avènement de la rHGH, une hormone homologue à la GH naturelle mais créée en laboratoire par la technologie, le monde n’est plus le même.

Depuis lors, les pathologies associées aux troubles de la croissance ont été considérablement réduites. Aujourd’hui, nous pouvons produire un nombre infini de composés synthétiques pour « améliorer » les capacités physiologiques. Une surdose de GH pendant toute une vie peut conduire au gigantisme, parmi d’autres choses plus désagréables comme le diabète, les problèmes cardiaques, etc.

L’EPO et la CERA, en revanche, sont des composés totalement interdits dans le monde du sport. Pourquoi ? Parce que ce sont des substances qui stimulent la création d’érythrocytes dans le sang, faciles à administrer et à produire. Grâce à qui ? La biotechnologie, bien sûr. L’augmentation du sang est capable de produire une plus grande performance physiologique chez les athlètes, atteignant des limites insoupçonnées.

Certains athlètes d’élite ont en effet une production accrue d’EPO humaine, qui peut être simulée par une administration externe. L’insuline, quant à elle, est également interdite car elle permet de mieux exploiter le métabolisme des sucres, en obtenant encore plus d’énergie à court terme. Bien sûr, là encore, ce n’est que lorsque la biotechnologie a mis au point les outils adéquats pour produire de l’insuline à moindre coût que cette hormone est devenue un danger pour le sport.

Super-régénération

Et si nous pouvions nous régénérer de la même manière que Wolverine ou l’Incroyable Hulk ? Eh bien, il semble que le gouvernement américain prenne la chose très au sérieux. Depuis quelque temps, elle vise à développer de minuscules implants, faisant partie d’un programme complet appelé ElectRx, capables de faciliter la régénération des plaies, le traitement des infections et l’indépendance des médicaments tels que les analgésiques ou les antibiotiques. Pour ce faire, selon le peu d’informations rendues publiques, des neuro-implants utilisant la neuromodulation, la microencapsulation et d’autres techniques de pointe utilisées en biotechnologie seraient disponibles.

L’objectif est de créer un super-moniteur capable de détecter et d’agir immédiatement en cas de blessures et de dysfonctionnements corporels. Science ou fiction ? C’est effrayant d’y penser. Mais ce n’est pas si rare. Il existe des espèces, comme la souris épineuse, ainsi que des salamandres et d’autres bestioles plus éloignées, capables de générer un « blastome », une masse de cellules qui sert de patch pour une blessure.

Ultraimmunité

Nous avons parlé de la possibilité de créer un implant qui aide le système immunitaire. C’est réalisable si nous pensons à quelque chose capable de libérer des substances telles que l’interféron ou des adjuvants à certains processus immunitaires. Mais que dire si nous disons que nous pouvons faire encore plus ? La biotechnologie pense pouvoir créer un système immunitaire à l’épreuve du cancer. Au moins les cancers de la peau. L’ipilimumab, un nom presque imprononçable, est le nom d’un médicament qui « relâche » les freins du système immunitaire contre le mélanome. Jusqu’à présent, il a été testé avec des résultats plutôt bons.

Ce qu’il fait, en gros, c’est interagir avec le mécanisme du système immunitaire pour qu’il contourne les contrôles et les astuces que le mélanome lui oppose. De cette façon, le système immunitaire lui-même est capable d’éliminer le cancer. De plus, c’est l’un des cancers les plus agressifs connus. La base de cette recherche nous permettra d’approfondir la relation entre le cancer et le système immunitaire. Qui sait si un jour nous ne serons pas capables d’éradiquer tout type de tumeur d’une manière simple et pratiquement naturelle.

Les humains génétiquement modifiés

Bien qu’il ne soit pas possible de modifier directement le génome d’une personne, car cela impliquerait de modifier toutes ses cellules, il est possible de créer des « humains génétiquement modifiés » à partir de gamètes. Pour cela, nous utilisons des outils connus depuis longtemps. Bien que certaines des plus puissantes n’aient été décrites que récemment. Les CRISPR sont des zones remplies de courtes répétitions dans la chaîne d’ADN, qui ressemblent à une chaîne avec 4 types de dents différentes et qui ne s’emboîtent que par paires définies.

Ces dents sont celles qui se répètent dans un certain ordre spécifique. Ces régions font partie d’un système d’immunité acquis contre les modifications génétiques. Connaissant leur mécanisme, nous pouvons l’utiliser pour modifier l’ADN exactement comme nous le souhaitons en coupant et collant des morceaux du brin. Il y a déjà des chercheurs qui veulent travailler sur la modification du génome humain dans les embryons, par exemple, pour réparer un gène « cassé » qui cause une maladie mortelle. Comme nous savons chaque jour un peu mieux à quoi sert chaque gène de notre génome, cette connaissance nous permet de contrôler ce que nous voulons en tirer.

Certains chercheurs travaillent déjà à la réalisation des premiers essais de modification du génome humain. En Chine, par exemple, un chercheur tente d’obtenir l’autorisation de modifier génétiquement des embryons mis au rebut dans le seul but d’en savoir plus sur ce processus. En Californie, un procédé moins « agressif » est à l’étude, impliquant également une modification génétique de l’ovule.

Il existe en outre des soupçons selon lesquels d’autres chercheurs ont déjà mené leurs propres expériences, bien que leurs noms n’aient pas été divulgués jusqu’à présent. Dans l’ensemble, ce domaine comporte un certain nombre de zones d’ombre très particulières, car la biotechnologie nous offre la possibilité de résoudre certains des problèmes les plus cruels de notre existence. Mais elle ouvre également la porte à l’eugénisme et à d’autres questions morales que nous ne devons pas perdre de vue. Visitez notre site web ICI