La biologie synthétique au secours de l’écologie

Et si les deux frères ennemis, la préservation écologique et la biologie synthétique, réunissaient leurs efforts pour sauver notre planète ? Cette réunion improbable, cet étrange attelage entre les défenseurs de l’écologie et ceux qui souhaitent utiliser les principes de la biologie et de l’ingénierie pour concevoir de nouveaux systèmes et fonctions biologiques, a fait l’objet d’un colloque qui s’est déroulé à Cambridge en avril 2013, et dont les conclusions ont été présentées par le New Scientist de décembre 2013.

La sauvegarde de notre environnement se heurte à un obstacle majeur : les simples mesures de préservation et les régulations ne suffisent manifestement pas à endiguer les multiples problèmes générés par notre civilisation. D’où l’idée d’envisager utiliser les technologies les plus récentes pour aider à gérer ces défis, comme le pose déjà la solution de la géo-ingénierie.

Kent Redford, spécialiste de la conservation et organisateur du meeting, exprime son désarroi : « Nous voyons les espèces disparaître, mais tout ce que nous pouvons faire, c’est nous tordre les mains, crier sur tous les toits que les êtres humains sont mauvais et demander aux gens de mettre des chaussons en plastique lorsqu’ils rendent visitent aux animaux ». Et de lancer à un appel à l’aide aux adeptes de la biologie synthétique. « Peut-être pouvez-vous nous aider à trouver une solution ? ».

Les projets de l’ingénierie synthétique

De fait, nous explique le New Scientist, l’ingénierie génétique traditionnelle (beaucoup moins ambitieuse que la biologie synthétique, qui envisage de transformer bien plus radicalement les organismes, voire d’en créer de nouveaux) s’est déjà montrée prometteuse en matière de préservation de la biodiversité. Pour exemple les marronniers américains, très courants au 19e siècle, mais quasiment disparus par la suite, à cause d’un champignon importé avec des marronniers asiatiques. Il y a une vingtaine d’années, un chercheur s’est rendu compte qu’il était possible d’intégrer au génome de ce marronnier un gène issu du blé lui permettant de résister à cette infection. Si une autorisation est délivrée, ces nouveaux arbres pourraient être replantés dans l’environnement lors d’un essai sur le terrain dans les Appalaches.

La fameuse compétition IGEM, qui récompense des équipes d’étudiants en biologie synthétique a vu concourir plusieurs projets concernés par la protection de la nature. Ainsi, une équipe de l’Imperial College de Londres s’est intéressée au processus de désertification. Ses membres ont imaginé prévenir l’érosion des sols arables en boostant la pousse des racines des plantes locales, ce qui aurait pour effet de maintenir en place la couche supérieure de terre, la plus fertile. Ils ont à cette fin inséré trois gènes de différentes bactéries au sein d’une E. coli. Le résultat était un organisme attiré par les racines des plantes, qui sécrète une hormone de croissance les faisant grandir.

Autre exemple mentionné par le New Scientist, le traitement de la pollution des océans par le plastique. Plus de la moitié de la pollution océanique serait le fait du plastique, notamment sous la forme de particules susceptibles d’empoisonner la faune qui l’ingère. L’équipe de l’IGEM menée Yanika Borg et James Rutley de l’University College de Londres a, elle aussi, modifié une E. coli pour la rendre capable d’agréger ces particules, former des « îles de plastique » recyclables et nettoyer ainsi le milieu marin (vidéo). A noter que ces travaux des équipes de l’IGEM restent avant tout théoriques ont n’ont pas – encore – fait l’objet de tests.

Autre exemple, effectué cette fois en dehors de l’IGEM par une équipe de chercheurs conduite par Travis Bayer à l’université d’Oxford. Elle s’est attaquée à la striga, une plante parasite qui nuit considérablement aux cultures en Afrique. Les scientifiques ont trafiqué de la levure de boulanger pour créer un organisme capable de contraindre la striga à germer prématurément, et donc à mourir avant que la plante ne commence sa croissance.

L’un des participants du colloque (et l’un des plus ardents propagandistes de la biologie synthétique et la diybio), Rob Carlson (@rob_carlson), mentionne dans un post de son blog quelques autres possibilités d’applications de la biologie synthétique à l’environnement. Par exemple, la protection des coraux. De nombreux récifs sont peu à peu détruits par la pollution, mais, selon le Dr. Steve Palumbi, d’autres se montrent remarquablement résistants aux perturbations. Ne pourrait-on pas isoler le gène protecteur de ces derniers, pour l’intégrer à leurs congénères moins bien pourvus ?

Autre exemple d’application présentée par Carlson, la survie des chauves-souris. Ces charmants mammifères sont des partenaires essentiels des agriculteurs, parce qu’ils se nourrissent de différents animaux nuisibles. A noter que les chauves-souris pollinisent également certaines plantes, notamment l’agave. En fait, les deux organismes seraient fortement interdépendants, selon The Atlantic, et la disparition de l’un entrainerait celle de l’autre. Et dans ce cas, vous pourrez dire adieu à la tequila. Or les chauves-souris américaines sont actuellement frappées par un champignon leur donnant le « syndrome du bruit blanc », qui les réveille pendant l’hibernation et les fait mourir de faim. Les chauves-souris européennes sont, elles, immunisées. En théorie, il devrait suffire de réintroduire des spécimens du vieux continent sur le sol américain. Mais les chauves-souris se reproduisent lentement, et cela ne suffirait pas à endiguer la mortalité galopante. Solution, on pourrait imaginer un transfert du gène idoine entre les deux populations de chauves-souris.

Cette idée de sauver l’environnement naturel grâce à la biologie synthétique tend à se diffuser hors des milieux des chercheurs. Ainsi, une artiste, Alexandra Daisy Ginsberg, travaille-t-elle de son côté autour de la même thématique. Dans son installation « Designing for the sixth extinction« , créée en 2013 à la Science Gallery de Dublin, elle imagine une multitude d’êtres vivants qui auraient pour fonction d’entretenir la santé de mère Nature (vidéo).

Modifier le vivant ? Avec quelles précautions ?

Tout cela est bel et bon, mais cela implique que des organismes artificiels soient libérés dans l’environnement, ce qui évidemment n’est pas sans susciter quelques grincements de dents chez les écologistes. La première crainte étant bien entendu que ces petites créatures n’en viennent par leur présence à modifier l’écosystème de façon désastreuse. Une crainte qui affecte peu les biologistes synthétiques, qui pensent que leurs créations ne seront sans doute pas assez résistantes pour survivre par elles-mêmes. Mais le risque n’est pas à négliger. Pour l’éviter, on envisage plusieurs solutions. Que l’organisme en question ait besoin d’une nourriture très spécifique pour survivre. Qu’on installe un interrupteur on/off dans le génome afin de tuer facilement la créature. Mais ici aussi, on ne peut être sûr de rien. Une trace de nutriment peut se retrouver dans l’environnement sauvage. Une mutation peut éliminer l’interrupteur. Comme l’a souligné Steve Palumbi, « l’évolution est une force tenace et obstinée, et s’il existe un moyen de contourner une stratégie d’enfermement, elle finira par le trouver. Et si les créatures sont des microbes, cela ne prendra pas très longtemps »

Une technique alternative consisterait à générer pour ces créatures de l’avenir un ADN spécifique, non compatible avec le nôtre. Il faut pour cela remplacer l’un des sucres qui constituent la base de notre ADN par un autre. Ce qu’on appelle XNA, pour Xeno Nucleic Acid. Ce sur quoi travaille l’équipe de Philipp Holliger, en Grande-Bretagne, qui a créé six de ces XNA. A noter qu’en France le laboratoire de Philippe Marlière poursuit les mêmes objectifs.

Selon le New Scientist, le XNA constituerait une double protection. Tout d’abord, ce code génétique ne peut être lu par un organisme naturel, donc pas de risque de transfert involontaire de gènes. Ensuite, il faudrait aussi des nutriments spécifiques pour nourrir ces bactéries.

Vers l’industrialisation du vivant

Mais d’autres raisons, d’un ordre plus économique, conduisent certains à s’opposer à cette intrusion de la biologie synthétique. Notamment le fait que de telles pratiques puissent accroitre le contrôle exercé par des multinationales. Ou encore que l’usage d’organismes synthétiques mette à mal certaines communautés de pays en voie de développement.

En marge du sujet de la préservation des environnements naturels, le débat fait rage par exemple sur l’artémisine entre Rob Carlson et Jim Thomas du groupe ETC (la réponse de Thomas est dans les commentaires du post de Carlson). L’artémisine est un médicament contre la malaria qui, jusqu’ici, n’était produit qu’avec difficulté grâce à la culture d’une plante, l’armoise annuelle. Mais la fondation Bill Gates a financé un moyen de produire artificiellement de l’artémisine et de la vendre moins cher. Ce qui a pour effet de mettre au chômage toutes les communautés d’agriculteurs qui vivent de la production d’armoise. Pour Carlson, la malaria est un tel fléau mondial qu’on ne peut que se réjouir d’une telle révolution, d’autant que les agriculteurs qui récoltent l’armoise, concentrés dans des régions d’Afrique et d’Asie, sont eux-mêmes des victimes potentielles de la malaria. Et de souligner que la culture de l’armoise annuelle n’est bénéficiaire qu’en raison des limites de la production, notoirement insuffisante. Pour Thomas, au contraire, non seulement rien ne prouve qu’au final l’artémisine synthétique sera moins chère que sa version naturelle, mais cela risque de donner un monopole et un contrôle aux compagnies pharmaceutiques. Surtout, comme il l’explique dans le Guardian, c’est la porte ouverte au lent remplacement des biens agricoles par des produits microbiens – et de citer par exemple le cas de la vanille, dont un équivalent « industriel » est produit par la société Evolva, qui veut de surcroit donner à son produit l’appellation « naturelle ».

Le cas de l’artémisine n’est qu’un des exemples des problèmes que causera l’irruption de la biologie synthétique au sein des écosystèmes naturels. D’un autre côté même les préservationistes le reconnaissent : impossible de laisser la situation évoluer sans intervenir. Quoi qu’on fasse à l’avenir, qu’on utilise la biologie synthétique ou pas, la nature et l’environnement vont probablement subir dans un proche avenir des transformations radicales : le tout est de savoir dans quel sens.

Rémi Sussan

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2 commentaires

  1. Les grandes causes, ici pour la biologie synthétique, mais aussi les manipulations du cerveau pour guérir la maladie d’Alzheimer, les OGM pour les nuages de sauterelles …etc… font fonction de cheval de Troie pour permettre à des processus plus discutables d’accéder à la légitimité.
    Cette question est de plus en plus aiguë dans la mesure où le progrès s’oriente vers les domaines peu intuitifs des technologies de l’invisible (génétique, biologie, nanotechnologies …etc) où seuls ceux qui “font“ ont la compétence nécessaire pour informer.
    La solution serait évidemment que les multinationales aient une éthique… mais c’est sans doute le plus irréaliste des scénarios pour le futur.

  2. L’équipe française qui a gagné le cocour IGEM était invité de l’émission Science publique sur France Culture.

    Elle a travaillé sur la conception d’une bactérie capable de tuer la bactérie responsable de la tuberculose, sur la mise au point de moyens de suppression des résistances de la bactérie au traitement et l’élaboration de nouveaux médicaments pour traiter la tuberculose.

    On peut la reécouter ici

    http://www.franceculture.fr/emission-science-publique-comment-devient-on-champions-du-monde-de-biologie-synthetique-2013-12-20

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