Biotechnologies Médicaments issus des Plan Pr Jean-Michel BIDART

1
JmB
JmBJmB
JmB 2013
20132013
2013
Médicaments issus des
Biotechnologies
Pr Jean-Michel BIDART
Université Paris-Sud 11
Module : Sources actuelles et futures des
principes actifs
JmB
JmBJmB
JmB 2013
20132013
2013
Plan
•Introduction
Conception des médicaments
Définition, histoire & applications de la Biotechnologie
•Bases du Génie Génétique
La cellule : unité du monde vivant
Définition & applications du génie génétique
•Biomédicaments
Définition
Propriétés des biomédicaments
•Exemples de biomédicaments
Protéines recombinantes
Thérapies génique & cellulaire

2
JmB
JmBJmB
JmB 2013
20132013
2013
Conception des médicaments
•Les grandes étapes de l’histoire des médicaments : d’un principe actif
dans un milieu complexe (ex : extrait végétal) à la molécule
biologique active (ex : anticorps).
•Introduction
XX
è
s->: «biotechnologies »
Préhistoire : «Médecine » empirique
-3000 -> XVIII
è
s: plantes médicinales, tissus animaux, et dérivés
Molécules de synthèse
(chimie organique)
Molécules biologiques
(ADN, protéines)
XIX
è
s->: chimie de synthèse ou d’hémisynthèse
Principe
actif
JmB
JmBJmB
JmB 2013
20132013
2013
•Introduction
Adapté de Bud R, The Uses
of Life, 1994
• L’OCDE* définit la biotechnologie comme « l’application
des principes scientifiques et de l'ingénierie à la
transformation de matériaux par des agents
biologiques pour produire des biens et services ».
•Autrement dit : les applications industrielles, agricoles,
médicales ou technologiques des principes de
l’ingéniérie génétique au monde du vivant.
• La biotechnologie pharmaceutique se définit
comme l’ensemble des procédés biotechnologiques,
utilisant des micro-organismes, plantes et animaux
ou leurs constituants, pour la production de
produits pharmaceutiques.
Définition, Histoire & Applications de la Biotechnologie
*

3
JmB
JmBJmB
JmB 2013
20132013
2013
•Introduction
• La biotechnologie trouve ses racines aux débuts de l’agriculture (fermentation).
• Au XIX siècle, elle devient une « science » en démontrant le rôle de la cellule
vivante dans la transformation biochimique.
• A partir de 1950, le développement de la technologie de l’ADN recombinant
fonde la biotechnologie contemporaine.
Définition, Histoire & Applications de la Biotechnologie
Séquençage du génome humain
2000
Anticorps monoclonaux (Kohler & Milstein)
1975
Recombinaison génétique (Cohen & Boyer)
1973
Structure de l’ADN (Watson & Crick)
1954
Utilisation des transformations microbiennes à l’échelle industrielle
1949
Découverte de la pénicilline (A Fleming)
1929
Utilisation d’enzymes pour applications techniques ( Rohm, Takamine )
1900-1920
Premiers procédés de culture ( Pasteur, Koch )
1860-1890
Microscope : observation des cellules ( Leuwenhoek )
Vers 1680
Brassage, fermentation du pain
VIè siècle
La fermentation alcoolique ( Egypte, Bible )
< -3000
JmB
JmBJmB
JmB 2013
20132013
2013
Définition, Histoire & Applications de la Biotechnologie
•Introduction
• La biotechnologie
(pharmaceutique) est
une discipline
intégrative
… et appliquée.
Biologie moléculaire, biochimie, génétique
Microbiologie industrielle
Immunologie
Robotique, micromécanique
Bioinformatique
Pharmacotechnie
…
Subvenir à la demande de manière quantitative
(ex : insuline, érythropoïétine).
Assurer une reproductibilité de l’efficacité d’un
lot à l’autre (ex : hormone gonadotrope et fertilité).
Assurer l’innocuité du matériel produit et de
l’absence d’agents pathogènes (ex : hormone de
croissance et prion).

4
JmB
JmBJmB
JmB 2013
20132013
2013
La cellule : unité du monde vivant
•Bases du Génie Génétique
• La cellule est la plus petite unité structurale d’un organisme
douée d’un fonctionnement autonome.
• Toutes les cellules présentent les mêmes caractéristiques :
Elles naissent, se nourrissent, se divisent … et meurent
Une fraction de l’ADN code les protéines;
Epissage exons/Introns
90% de l’ADN codent des protéines;
pas de maturation des ARN
Génome : 1.3 x 10
7
bp (Levure)
3 x 10
9
bp (homme)
Génome : 4 x 10
6
bp (E coli)
5x10
9
proteines3x10
6
proteines
Noyau; ChromosomesPas de noyau; ADN circulaire
Organites et compartiments
intracellulaires
Pas d’organites intracellulaires
Une ou plusieurs cellulesUne cellule
EucaryotesProcaryotes
JmB
JmBJmB
JmB 2013
20132013
2013
La cellule : unité du monde vivant
Réplication
TraductionTranscription
ADN ARN Protéine
Le dogme central :
le flux de l’information
génétique.
• La vie repose sur trois biomolécules essentielles :
L’ADN contient la mémoire (information génétique) de la cellule.
L’unité d’information est le gène, constitué d’une portion ou séquence d’ADN.
L’ARN est la matrice utilisée pour la synthèse des protéines ( ARNm, ARNr, ARNt ).
Les protéines déterminent non seulement la structure (morphologie) des
cellules mais aussi leurs fonctions.
•Bases du Génie Génétique

5
JmB
JmBJmB
JmB 2013
20132013
2013
•Le génie génétique ou ingénierie génétique ou
technologie de l’ADN recombinant vise utiliser, modifier
ou reproduire le génome des êtres vivants.
• Il utilise des outils biologiques et des techniques de biologie
moléculaire permettant, de manière contrôlée :
de couper l’ADN de manière définie et
reproductible, à l’aide d’enzymes de restriction,
d’intégrer l’ADN dans des vecteurs,
molécule d’ADN utilisée comme outil de
transfert (véhicule) de matériel génétique
dans une cellule hôte ( ou un organisme hôte ),
de transcrire in vitro un ARNm
en séquence d’ADN complémentaire (ADNc)
à l’aide de le Transcriptase inverse,
Définition & Principe du Génie Génétique
Prot
ProtProt
Proté
éé
éine recombinante
ine recombinanteine recombinante
ine recombinante
(ex :
(ex : (ex :
(ex : hormone
hormonehormone
hormone )
))
)
Cellule
Cellule Cellule
Cellule
hôte
hôtehôte
hôte
Ex : une application,
le transfert de gène
(transgénèse).
ADN
ADNADN
ADN
•Bases du Génie Génétique
JmB
JmBJmB
JmB 2013
20132013
2013
ADN
contenant le
gène d’intérêt
( ex : insuline)
E. coli
Plasmide
1. Extraction ADN et
purification du vecteur
( ex : plasmide)
2. Coupure ADN et
vecteur avec la
même enzyme de
restriction
3. insertion-ligation ADN
dans vecteur puis
transfert dans cellule
hôte
Définition & Principe du Génie Génétique
4. Mise en
culture et
sélection des
cellules-hôtes
ayant intégrées
le vecteur
recombinant
5. Les cellules-hôtes sont
des usines de production du
biomédicament
insuline
Voir cours Module e – Méthodes d’analyse du génome.
•Bases du Génie Génétique