Biologie de synthèse: créer et manipuler la vie

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Il s’agit de ce qu’on appelle en anglais « synthetic biology », que l’on pourrait traduire par « biologie de synthèse » ou « biologie synthétique ». Les objectifs de la biologie de synthèse sont la conception de nouveaux systèmes biologiques, tels qu’enzymes, biomatériaux, voies métaboliques, ou systèmes de contrôle génétique. Pour y parvenir il est nécessaire d’écrire des plans de configuration biologique, de copier les systèmes de régulation, de feed-back, de reconnaissance moléculaire et de tester les fonctionnements de chaque élément dans des e-cells et « in vitro ».

Pour comprendre comment atteindre ces objectifs il convient de partir des bases de la biologie de synthèse. Il s’agit rien de moins que la reprogrammation complète d’organismes vivants (et pas seulement l’introduction d’un gène, objectif du génie génétique), afin de leur faire exécuter les fonctions souhaitées, même si elles n’existent pas dans la nature.

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Ces laboratoires ont réussi, par exemple, à introduire des fonctions « on », « off » dans des bactéries et programmer leur capacité à émettre une lumière fluorescente en fonction de molécules présentes dans leur environnement. Ces travaux posent d’importants problèmes dans la mesure ou certains laboratoires songent déjà à fabriquer des bactéries ou des micro algues productrices d’hydrogène (projet de Craig Venter, dont le laboratoire a récemment réussi à synthétiser un virus artificiel), des biodétecteurs de pollution, voire de nouvelles armes biologiques.

Pour réaliser une telle programmation les chercheurs ont mis au point, et utilisent désormais, un langage génétique voisin d’un langage de programmation informatique (avec des fonctions analogues à START, STOP, GO TO, DO LOOP, SUBROUTINE...bien connues des informaticiens). Des modules de programmation sont disponibles sur Internet et transférables en instructions biologiques. On les appelle des « DNA Cassettes » ou des « BioBriks ». Ces modules s’échangent couramment sur Internet entre chercheurs et laboratoires, sans contrôle ou vente de licences. L’objectif des chercheurs est la création d’organismes vivants et de fonctions n’existant pas dans la nature, ce qui, pour certains, jette les bases d’une bio-industrie de synthèse dont l’impact sera pour eux, plus important encore que l’industrie chimique de synthèse de la première moitié du 20ème siècle.

Quelles sont les applications actuelles de la biologie de synthèse ? Parmi les projets des laboratoires engagés dans ce type de recherches on compte la synthèse de molécules complexes n’existant pas dans la nature ; des enzymes synthétiques ; des cellules reconstituées avec des enzymes de synthèse ; des nouveaux matériaux et notamment des biomatériaux « soft » de synthèse pour le « tissue engineering » et l’administration de médicaments, ainsi que des biomatériaux « hard » de synthèse pour les nanotechnologies, la microélectronique, les membranes et les surfaces catalytiques ; la détection de menaces et risques chimiques et biologiques ; des nouvelles voies métaboliques pour la dégradation de substances dangereuses ; la production d’énergie (hydrogène ou éthanol) par la conversion efficace de déchets. Il existe déjà des sociétés qui fabriquent des bactéries devenant fluorescente (vertes ou rouges) si, une molécule dangereuse est présente dans l’environnement. Elles jouent le rôle de détecteurs ou d’éco-capteurs capables de signaler dans l’écosystème la présence de tels produits chimiques.

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Pour l'instant, on parle bien entendu de créer et modifier des organismes microscopiques, pas de race artificielle d'esclaves mutants en vue, ni même de terraformation Martienne haute en couleurs^^ Toutefois, cela laisse en suspend la question des limites, fonctionnelles et éthiques, de ce champ d'exercice encore très potentiel.

(Ienpk m'a fait remarquer qu'on avait déjà, accidentellement, exporté des micro-organismes toujours en vie sur la Lune et sur Mars)

Recette d'une bactérie.

Ingrédients:
#Une membrane lipidique (le "sac" d'une cellule).
#Des triplets de nucléotides (les 64 "mots" de l'alphabet génétique).
#Des acides aminés (les 20 "mots" de l'alphabet protéique).
#Beaucoup d'eau.

Préparation:
#Ecrivez tous les génes nécessaires à votre bactérie.
#Synthétisez in vitro les protéines codées par ces génes.
#Assemblez les génes pour créer un chromosome.
#Insérez les protéines membranaires dans la membrane lipidique.
#Fourrez l'intérieur de la future bactérie avec les protéines solubles.
#Placez le chromosome au même endroit.
#Utilisez la foudre sur votre future bactérie, puis exclamez-vous "elle est vivante, elle est vivante". Non, je plaisantais. Cette étape est inutile.

Conseils:
#Gardez à l'esprit que les bactéries contemporaines sont le résultat de 3,8 milliards d'années d'évolution. Il est possible que votre créature est une certaine propention à mourir jeune.
#Pour la même raison, conservez votre créature dans un milieu isolé. Autrement, elle risque de se faire dévorer par les autres bactéries.
#Si quelqu'un vous dit qu'on ne peut pas assembler une bactérie comme on assemble une montre, ne le croyez pas. Ou alors, faites vous moine.
#Cependant, si vous réussissez à mener cette recette à terme, demandez immédiatement le prix Nobel.

Un micro-organisme artificiel, bien vivant, a été créé.

http://www.slate.fr/story/21757/adn-genome-synthese-john-craig-venter

Je note avec surprise la réaction très peu concernée du Vatican, semble-t-il pas si terriblement incommodé à l'idée d'une Humanité créatrice d'une vie nouvelle...

Oui, enfin, artificiel, artificiel, c'est plutôt un bricolage fait avec le matériel obtenu en séquençant quelques autres organismes. Ça ne retire rien à la prouesse, mais bon, c'est pas ce qu'on pourrait appeler véritablement une "vie nouvelle".