I - La révolution des biotechnologies

Grands enjeux
Scientifiques
La révolution des biotechnologies
. Qu’est-ce que les biotechnologies ?
Def : Technologie qui utilise le vivant. Ce sont des technologies de pointe exploitant des processus
cellulaires ou moléculaires pour transformer des matériaux vivants ou non.
Elles sont trs anciennes. Elles s’intègrent ds conception de H doit prendre possession de la nature pr
survivre.
- Agr (11 000 à 12 000 ans) en est une. Née ds croissant fertile entre Tigre et Euphrate et en
Chine. Culture de l’épeautre dans le 1er cas, celle du riz sauvage dans le 2nd. Période de 1000
à 2000 ans entre chasse et cueillette et mise en place de la culture.
- Elevage. Né en Anatolie – chèvres (9000 ans), porcs et bovins.
Ms ne sont ps encore des biotechnologies au sens où on l’entend aujourd’hui tant que la prise en
charge de l’élément naturel producteur n’est ps effectuée.
 B est transfo du vivant p/ le vivant au profit de l’H.
- Pain – environ 7000 ans. Transformation de farine p/ des levures qui font monter le levain.
Une des 1ères B, née probablement en Egypte.
- Alcool – bière (6ème siècle), puis vin.
- Charcuterie.
 Transformation pr obtenir ce qui n’est ps disponible immédiatement. Entre rapidement en
relation avc le commerce (cf. Code d’Amou Rabi)
. Historique des biotechnologies
1ère période essentiellement empirique
Trs souvent la technique précède la science. B traditionnelles mises en place s/ le mm modèle,
utilisées par des populations sans connaissance de la fermentation, des levures etc.
Phase empirique dure jusqu’au XIXème siècle.
 Mm sans connaissance, le savoir-faire permet de grdes avancées : chez les Romains, paysage
déjà trs modifié p/ l’agriculture et l’élevage par rapport au temps avant la découverte de ces
techniques.
Ex. Blé. Actuellement allie les génomes de 3 céréales différentes. Ne peut pas avoir été
produit naturellement. C’est la transformation d’une modification génétique grossière (hybride). De
mm pr le colza (navet et chou) ou encore le maïs. Apparaît en Amérique Centrale, c’est le résultat
d’une modification d’une autre plante. Ces espèces sont apparues avant les connaissances des
mécanismes à l’origine des croisements.
Depuis le XIXème, des mutations profondes ont eut lieu
Darwinisme, théorie de l’évolution en 1859. Ref à l’agriculture, les agriculteurs recherchent les
meilleures espèces, la nature fait de mm en favorisant la reproduction des plus favorisés. Idée de
sélection naturelle par la lutte pr la vie.
Ms aucune idée de la base qui engendre la diversité biologique des êtres. Quelle est l’origine
de cette sélection ?
Hypothèses de Lamarck (propose en 1801 les bases de la théorie de l’évolution) : Mécanisme
d’usage et désuétude. Si un organe est trs utilisé, il se dvpe, s’il ne sert à rien il tombe en désuétude.
Ce phénomène se transmet de génération en génération.
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Ms pour Darwin c’est l’idée de lutte pr la vie qui l’emporte.
Quelle base pr cette diversification génétique ? Lois de Mandel. Théorie de l’évolution
liée à modification des gènes aléatoires, engendre trs grde diversité et ce qui ne convient pas est
abandonné.
Pasteurisme. Avant Pasteur, on ignore les mécanismes de fermentation, on admet la théorie de
génération spontanée pour comprendre l’apparition et la multiplication de bactéries et levures.
Pasteur permet de comprendre la fermentation, et ainsi la sélection des souches fermentantes.
(Lie darwinisme, pasteurisme et génétique).
Avènement de la génétique – la mutation la plus importante
Va produire la base des B modernes
1865– gène (Mandel), ms on ne sait ps quelle molécule porte les caractères héréditaires. Protéine
seraient-elles les molécules qui les portent ? On découvre ensuite que ce sont les chromosomes ds
le noyau qui portent l’information génétique, mais sans savoir exactement lesquels des leur
composants (l’ADN ou les protéines ?)
1944 – Evry, recherches s/ la virulence du pneumocoque. 2 catégories (non virulent ou virulent),
peut-on faire passer le caractère virulent au non virulent ? Il arrive à faire passer le caractère
virulent à des souris non virulentes. Utilise d’une part des protéines débarrassées d’ADN et d’autre
part des cellules débarrassées de protéines. Seules les 1ères font passer le caractère : l’ADN (les
nucléines) porte l’info génétique. Personne n’y croit.
1953 - Watson et Crick proposent la théorie de la structure de l’ADN en double hélice.
Entre 1960 et 66, on découvre que le code génétique est universel.
En 1962, Nirenberg déchiffre le code génétique.
On pt alors établir des prévisions, si on transmet un gène à un être vivant, il est sensé développer le
caractère porté par ce gène
A partir de 1972 on trouve le moyen de réaliser ces expériences de transmission de gène
(découverte des « ciseaux moléculaires » : les enzymes de restriction, par Cohen et Boyer)
 Naissance du génie génétique, se surimpose aux B. Il rend possible la modification des gènes et
leur introduction dans n’importe quel organisme.
C’est une avancée considérable :
Les B traditionnelles échantillonnent des gènes de l’espèce pour la mm espèce (on prévoit les
caractères et on est capable de les sélectionner mais, on ne peut pas en obtenir d’autres que ceux qui
appartiennent à l’espèce). Avec le génie génétique (B moderne) il n’y a pls de limites pr modifier
les propriétés génétiques, on peut transmettre un gène d’une espèce à une autre espèce.
Ex. 1977, clonage et expression d’un gène humain.
A permis les programmes génomes :
- Séquencer un génome. On isole l’ADN que l’on coupe en fragments, on les distribue à des
bactéries qui sont à l’origine de clones. On pt alors le récupérer en quantité suffisante pr l’étudier,
le transformer etc.
Ex. 1982, 1ère insuline recombinante sur le marché.
- Etude de virus, de bacilles, de plantes, des hommes (ps le génome le pls complexe).
 A partir du moment où l’on a un gène, on peut en isoler la protéine issue etc.
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. Les applications dans les domaines de la santé humaine et animale, de l’agriculture et de
l’agroalimentaire, de l’énergie et des matériaux, du monde marin.
Santé (protéines, antibiotiques, hormones, anticorps, diagnostics etc.)
Comprendre : accès à la séquence des protéines, leurs propriétés, on peut les tester. Comprendre
l’évolution, on peut comparer la proximité des espèces en fonction de leur ressemblance génétique.
Prévoir : prévoir l’apparition de maladies génétiques, par l’étude des gènes de prédisposition etc.
Médecine préventive trs bien implantée aujourd’hui.
Guérir : B modernes quasiment indispensables pr prod de nveaux médicaments. La moitié des
médicaments sur le marché américain est d’origine biotechnologique.
-Possibilité d’obtenir les protéines qui permettent d’isoler des éléments composant les
médicaments.
- Protéines recombinantes (ex. insuline). Problèmes comme la contamination d’enfant recevant
l’hormone de croissance issue d’hypophyses contaminées ont été évités par la production de
l’hormone p/ génie génétique. Ou encore cas de la spondylarthrite ankylosante, contre laquelle on a
produit un anticorps de souris humanisé luttant contre la TNS.
Agriculture (acides aminés, protection biologique des végétaux, plantes résistantes OGM)
Sélection : On choisit les espèces contenant les gènes de qualité. On pt modifier les propriétés
génétiques des plantes (OGM, avc prblms que ça implique en matière d’intérêt économique,
humanitaire etc.)
Elevage animal
On pourrait produire des animaux génétiquement modifiés (ex. produisant de l’insuline ds leur
lait), ms coût trs élevé pour une cohérence économique pas encore démontrée.
Biotechnologies blanches/vertes
Ex. carburants. Les rendre moins polluants et pls productifs.
Enzymes, remplacer la catalyse par des biocatalyses afin d’éviter les conditions polluantes ds
lesquelles doivent s’effectuer la catalyse.
Questions qui se posent : Pas juste des questions d’ordre médical et biologique, mais aussi
politique.
Ex. Examen des embryons lors d’une insémination artificielle : peut-on se permettre de choisir les
embryons ne possédant pas des gènes porteurs de maladies génétiques pour les réimplanter dans
l’utérus ?
Ex. Relation entre progrès et principe de précaution. Comment légiférer s/ l’application des
sciences ? Le progrès n’est-il pas ce qui en résulte ? Si le risque conduit à immobilisme total, on
enraye le progrès.
Des enjeux économiques et géostratégiques :
- 40% des nouveaux médicaments sont d’origine biotechnologique (10% du marché mondial).
- Emergence de l’Asie, prédominance américaine, France en perte de vitesse.
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