Biotechnologies et santé : cours de seconde, option biotechnologies

Dans l'option biotechnologies de seconde, tu manipules des micro-organismes, tu apprends à respecter les règles de sécurité biologique et tu découvres comment on les cultive. Ce chapitre prend un peu de hauteur : à quoi servent tous ces gestes quand il s'agit de notre santé ?

Tu vas voir que les biotechnologies ne sont pas un domaine isolé. Elles reposent sur la biologie, mais aussi sur la chimie, la génétique, l'informatique et bien d'autres disciplines ⁵. Leur but, dans le domaine médical, est concret : comprendre le vivant pour mieux soigner.

Le cours suit une progression simple.

• D'abord, une définition précise du mot « biotechnologie ».
• Ensuite, trois exemples tirés de la recherche : des cellules qui aident un foie à se régénérer, des bactéries et des virus transformés en outils, et le problème des bactéries devenues résistantes.
• Enfin, une réflexion sur la manière dont une idée de laboratoire devient un traitement, et des exercices pour t'entraîner.

Tu peux relier tout cela à ce que tu as vu avant : la sécurité biologique au laboratoire (pourquoi on se protège et on protège les cultures) et les micro-organismes et leurs cultures (comment on les fait se multiplier).

Cette définition est volontairement large. Décortiquons-la mot par mot.

• Organismes vivants : une bactérie, une levure, une cellule humaine cultivée au laboratoire.
• Leurs composants et leurs produits : par exemple une enzyme, c'est-à-dire une molécule fabriquée par un être vivant et capable d'accomplir une transformation chimique précise.
• Modifier des matériaux : on transforme une matière de départ en autre chose.
• Connaissances, biens, services : une biotechnologie peut servir à comprendre (recherche), à fabriquer (un produit) ou à rendre un service (traiter, dépolluer).

L'histoire du mot éclaire son sens. « Biotechnologie » associe la biologie, science du vivant, à des techniques nouvelles empruntées à d'autres domaines : microbiologie, biochimie, biophysique, génétique, biologie moléculaire, informatique ⁵. Voilà pourquoi un laboratoire de biotechnologies rassemble des métiers variés : biologistes, chimistes, informaticiens, techniciens.

Les biotechnologies jouent un rôle important dans l'industrie de la santé. Elles ont aussi un rôle qui émerge dans l'environnement, l'agriculture, l'agroalimentaire et la mise au point de procédés industriels nouveaux ⁵. Ton option en parlera plus loin avec le chapitre sur l'environnement ; ici, on reste sur la santé.

Pourquoi la santé a-t-elle besoin d'un effort de recherche aussi grand ? Parce qu'il faut comprendre comment fonctionnent les organismes, concevoir des médicaments capables d'agir sur des dérèglements, et mieux distinguer ce qui relève de la génétique et ce qui relève de l'environnement dans l'apparition et la diffusion des maladies ⁵.

Ce travail est de plus en plus confié par l'industrie pharmaceutique à des sociétés de biotechnologie ⁵. Pour les entreprises pharmaceutiques, c'est une façon d'accéder à une offre plus variée de candidats médicaments ⁵.

Un premier exemple de recherche vient de l'Institut Pasteur. Il s'intitule « Vers l'utilisation des cellules souches adultes iPS pour la thérapie génique » ³. Le sigle iPS désigne un type de cellules souches ; ce que tu dois retenir ici, c'est ce qu'on peut en faire.

Des scientifiques de l'Institut Pasteur et de l'Inserm, dans l'équipe d'Hélène Strick-Marchand, ont testé des cellules hépatiques humaines produites par cette voie. Ils les ont essayées sur un modèle animal atteint d'insuffisance hépatique, c'est-à-dire d'un foie qui ne fonctionne plus correctement ³.

Leurs résultats sont de deux ordres ³.

• Les cellules étaient parfaitement fonctionnelles et capables de s'intégrer dans le tissu existant.
• Elles ont contribué à la régénération du foie chez les souris traitées.

Les biotechnologies n'utilisent pas que des cellules humaines. Les bactéries elles-mêmes, et les virus qui les infectent, fournissent des idées et des outils.

Un bactériophage (ou phage) est un virus qui s'attaque aux bactéries. Entre bactéries et phages existe une véritable course aux armements : chacun développe des systèmes pour contrer l'autre.

L'équipe de biologie synthétique de l'Institut Pasteur étudie justement les systèmes génétiques nés de cette rivalité entre bactéries et bactériophages. Elle cherche comment les employer comme nouveaux outils biotechnologiques ⁴.

Parmi ses réalisations, un outil nommé DGRec permet de provoquer, de façon programmée et ciblée, de nombreuses mutations dans une zone choisie d'une séquence génétique, dans la bactérie E. coli ⁴. Cette technique peut servir en évolution dirigée ⁴.

Un antibiotique est un médicament qui agit contre les bactéries. Le problème de la résistance aux antibiotiques touche directement la santé, et il se comprend avec un raisonnement de sélection que tu peux refaire seul.

Raisonnons pas à pas avec un exemple imaginaire.

1. Dans une population de bactéries, la plupart sont sensibles à l'antibiotique, mais quelques-unes y résistent.
2. L'antibiotique élimine les sensibles. Les résistantes survivent.
3. Comme leurs concurrentes ont disparu, elles se multiplient davantage.
4. Si le traitement est arrêté trop tôt ou pris sans nécessité, ce sont elles qui dominent la population.

L'antibiotique ne « crée » donc pas la résistance chez les bactéries qui la possèdent déjà : il trie. C'est ce qu'on appelle une sélection.

Une idée prometteuse en laboratoire ne devient pas un médicament du jour au lendemain. Les sociétés de biotechnologie fournissent souvent des candidats médicaments pour lesquels plusieurs preuves successives ont déjà été apportées ⁵.

Ces preuves se suivent dans un ordre logique ⁵.

• La preuve de concept : des essais in vitro, ou en culture cellulaire.
• La preuve de faisabilité : des essais chez l'animal.
• L'évaluation clinique : l'étude chez l'être humain.

Les biotechnologies posent aussi des questions de sécurité et de santé au travail, car l'usage croissant de micro-organismes, parfois génétiquement modifiés, et d'enzymes touche aussi des activités connexes comme la maintenance, le nettoyage ou la réparation ⁵. C'est une bonne raison de plus pour respecter les règles de sécurité biologique que tu as apprises en début d'année.

Apprendre les biotechnologies, ce n'est pas seulement retenir des exemples. C'est aussi acquérir des réflexes qui servent dans tout le programme.

Réflexe 1 : distinguer ce qui est observé de ce qui est supposé. Une souris dont le foie se régénère est une observation ³. Prédire que l'humain guérira est une hypothèse.

Réflexe 2 : relier un geste à sa raison. Désinfecter la paillasse, porter une blouse, étiqueter ses boîtes : ces gestes protègent le manipulateur, mais aussi la culture, dont la pureté conditionne les résultats.

Réflexe 3 : replacer le problème dans un ensemble. L'antibiorésistance se prévient à l'échelle des humains, des animaux et des écosystèmes ensemble ².