Micro-organismes et biologie de synthèse

Les récentes découvertes archéologiques montrent que les Sumériens élevaient déjà moutons, chèvres et bovins dans le Croissant fertile et les régions montagneuses voisines d’Asie occidentale voilà une dizaine de milliers d’années, soit plus ou moins en même temps que les premières cultures de blé et d’orge. Quelque quatre mille ans après, en Mésopotamie, l’humain a appris comment exploiter certains êtres vivants microscopiques, en particulier les levures permettant de fabriquer le pain et le vin. On peut y voir les prémices de la biotechnologie ou, à l’inverse, dire que nous redécouvrons actuellement la technique ancestrale de la fermentation.

Pendant longtemps, nous avons fait travailler des micro-organismes selon le principe du mutualisme, comme on dit dans le jargon biologique, puisque chaque espèce en retirait des bénéfices réciproques. Nous pouvons supposer que la fermentation d’aliments profite à toutes les parties : d’abord aux microbes, qui y vivent et s’en nourrissent, et à nous aussi, humains – du moins depuis qu’il nous est apparu que « fermenté » ne signifie pas « pourri ». Bien sûr, nous nous soucions assez peu de savoir si le levain survit à la cuisson du pain, si les ferments du yogourt périssent dans l’acide de notre estomac ou se prélassent dans notre intestin. D’un point de vue anthropocentré, cela est de peu d’importance. Ni les Sumériens ni les civilisations qui leur ont succédé ne comprenaient ce qu’étaient réellement ces êtres vivants microscopiques « domestiqués » par leurs soins ; il a fallu attendre l’avènement de la microbiologie au 19e siècle. Depuis lors, la fermentation fait presque l’objet d’un culte, certaines personnes considérant leur levain, kéfir ou kombucha comme un compagnon domestique. La relation entre humains et micro-organismes est à un tournant : ce que nous utilisions auparavant de manière anecdotique (presque tous les processus de fermentation ont été découverts par hasard), nous commençons à le façonner délibérément au moyen du génie génétique. Et à l’exploiter à l’échelle industrielle.

Les micro-organismes tels que les bactéries ou les champignons unicellulaires (dont font partie les levures, entre autres) sont des merveilles de biologie. On peut les comparer à de petites usines chimiques qui transforment inlassablement des substances de toutes sortes, selon leur programme génétique, mais toujours efficacement et assez proprement. Longtemps, l’industrie chimique y a prêté peu d’attention. Elle utilisait alors ses méthodes classiques pour produire des substances plutôt brutes. La biochimie, quant à elle, recourt à des procédés élaborés afin de produire des substances plus complexes, en général des protéines, dont la taille est d’ordinaire plusieurs fois supérieure à celle d’une molécule chimique typique comme l’aspirine (ou acide acétylsalicylique). Une molécule se décrit par une formule structurelle relativement simple, ou seulement par l’addition des éléments qui la composent, pour obtenir une formule brute (C9H8O4 pour l’exemple précité). Les protéines, en revanche, réunissent souvent plusieurs milliers d’atomes et ont une structure tridimensionnelle complexe. Impossible de fabriquer ces molécules indispensables à la vie en laboratoire ou dans un réacteur chimique, ne serait-ce que parce qu’on y travaille habituellement avec des pressions et des températures élevées, deux conditions qui ne plaisent pas beaucoup aux protéines. Mais quand la médecine s’est mise à décrypter les bases de la biologie moléculaire, y compris dans notre corps, les protéines ont aussi attiré son attention.

Le second mythe fondateur de la biotechnologie ne remonte pas à six mille ans, mais à tout juste un siècle. En janvier 1922, des scientifiques canadiens ont isolé et prélevé de l’insuline – qui venait d’être découverte – du pancréas de bovins. Ils se sont risqués à utiliser l’extrait de protéine purifié pour le traitement d’une personne diabétique. Cela a si bien fonctionné que le procédé s’est développé, au fil des ans, en une industrie un peu sanglante : chaque diabétique insulinodépendant-e « consommait » autrefois le pancréas d’un porc par semaine, en moyenne. Rien que dans l’usine Hoechst, à Francfort-sur-le-Main, quelque cent mille pancréas de porc congelés étaient chaque jour livrés, réduits en purée et soumis à extraction jusqu’en 1977, quand on est parvenu à introduire le gène de l’insuline humaine dans des bactéries. L’insuline fut alors le premier médicament génétiquement modifié mis sur le marché. Sa production est aujourd’hui facilitée par la biotechnologie. Le travail est confié à des souches d’Escherichia coli spécialement conçues.

Ces colibacilles sont devenus les chouchous de la biotechnologie. Dans les faits, il s’agit presque toujours d’êtres hybrides obtenus par manipulation génétique (et en particulier avec les plus récentes méthodes de biologie moléculaire permettant de modifier l’ADN, comme CRISPR-Cas9, dont les découvreuses ont reçu le prix Nobel de chimie en 2020) : en prélevant des gènes d’un microbe et en les introduisant dans un autre presque à volonté, on combine des propriétés et modes de production pour créer la « bête de somme » idéale. Toutefois, l’efficacité de la manipulation tient à la faculté d’intervenir sur la régulation génétique. Les usines chimiques cellulaires obéissent à différents processus de fonctionnement, et la production ne doit pas nuire à ce petit organisme. La biotechnologie détient la clé pour y remédier, en stimulant librement la production jusqu’à éclatement de l’organisme. La substance désirée est alors séparée, puis le bioréacteur ou le fermenteur (récipient où l’on cultive les micro-organismes dans les meilleures conditions possibles) remis en fonction avec des nutriments et une culture cellulaire.

Les organismes unicellulaires ne sont désormais plus les seuls à servir : des expériences portent aussi sur des végétaux, par exemple des lentilles d’eau ou des mousses. Et un brevet a été récemment déposé pour produire de l’insuline humaine dans des plantes céréalières, à un coût moindre que dans des bioréacteurs, selon les dires de l’entreprise concernée. Il existe également des microbes qui produisent de l’électricité par la dégradation de certaines substances. Certes, la mise en œuvre à grande échelle d’un tel processus tient encore de la science-fiction, mais plus nous en apprenons sur le monde fascinant et hétérogène des micro-organismes, plus des idées jaillissent quant aux domaines d’application de la biotechnologie. Celle-ci est déjà à l’œuvre dans l’industrie alimentaire, plus seulement pour des molécules protéiques complexes, mais pour toutes sortes de substances.

Tout cela s’est jusqu’alors passé sans bruit. La société esquive-t-elle un dilemme éthique ? Finalement, ce à quoi nous assistons relève d’un nouveau rapport à la vie, d’une appropriation et d’une exploitation débridée. La biotechnologie industrielle chamboule en tout cas fortement les notions de ce qui est « naturel » ou « artificiel ». A-t-on le droit d’instrumentaliser la vie de manière aussi désinvolte ? Pouvons-nous la reprogrammer à notre guise, la sortir de son contexte naturel pour la soumettre à nos objectifs ? Nous le pouvons, du moins sous l’angle juridique. Les micro-organismes ne bénéficient d’aucune protection légale (ni morale, sans doute, aux yeux de la plupart des humains). Peut-être qu’au lieu de « le pouvons-nous ? », la question devrait plutôt être « le devons-nous ? », ce qui renverse quelque peu l’interrogation éthique. La biotechnologie est en mesure de résoudre de gros problèmes en rapport avec la nature. Prenons l’exemple de la viande cultivée en laboratoire, elle aussi fondamentalement liée à la biotechnologie : des cellules souches sont amenées à produire en grande quantité la substance voulue, c’est-à-dire de simples protéines, pas à des fins médicales, mais alimentaires. Les procédés en question sont quasiment au point, avec un potentiel commercial énorme. Aussi énorme que les inconvénients inhérents. Si les inquiétudes d’ordre moral sont peu nombreuses, on ne peut en dire autant d’un point de vue économique et écologique (notamment en ce qui concerne les conséquences pour le climat). Le procédé est encore peu efficace, car les bioréacteurs consomment beaucoup d’électricité et on doit également nourrir les petites cellules. Dans l’état actuel des choses, la viande de laboratoire remplacera simplement notre grand péché charnel par un autre plus véniel, mais pas terrible non plus pour le climat. Les microbes ne résoudront pas tous nos problèmes, surtout si – encore une fois – nous ne pensons qu’à notre intérêt à court terme.