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 La naissance de la biotechnologie : exploiter le potentiel de l'ADN

22/9/2008


La naissance de la biotechnologie : exploiter le potentiel de l'ADN

Dinesh Ramde
          
    De la découverte de la structure de l'ADN à la thérapie génique, les progrès de la biotechnologie ont été marqués par des découvertes révolutionnaires et des progrès techniques fascinants. Ces avances ont fait naître le sentiment que nous pouvons améliorer de façon spectaculaire les soins de santé, l'agriculture, la production d'énergie et d'autres domaines. Mais la rapidité avec laquelle l'industrie biotechnologique a pris son essor, l'ampleur de ses succès et de son impact ont surpris tout le monde, même ses pionniers. Ces considérations, déclarent les experts, incitent plus que jamais à penser que la biotechnologie tiendra dans un avenir relativement proche ses promesses initiales.

 Dinesh Ramde est journaliste à l'Associated Press.

Prendre pour thème l'histoire de la biotechnologie équivaut à écrire son autobiographie dès l'adolescence - il semble curieux de se concentrer sur le passé quand l'avenir réserve tellement plus.

Et pourtant, la biotechnologie a fait un grand bond en avant depuis ses humbles débuts, il y a un quart de siècle, dans d'austères laboratoires. La croissance de cette industrie a été marquée dans le monde entier par des techniques scientifiques novatrices et par des découvertes décisives.

La biotechnologie intrigue, non pas à cause de tout le chemin qu'elle a parcouru, mais en raison des confins de la science qu'elles n'a pas encore explorés. Les scientifiques entrevoient des changements révolutionnaires dans la façon dont nous nourrirons la population mondiale, dont nous vaccinerons nos enfants et dont nous assainirons notre atmosphère et notre eau.

Au moment où la biotechnologie est en plein développement, jetons un regard en arrière sur sa naissance et son enfance, en partie du point de vue des scientifiques et des hommes d'affaires qui l'ont engendrée.

La naissance de la biotechnologie

En l863, le botaniste autrichien Gregor Mendel découvrit que les pois transmettaient leurs caractères héréditaires dans des unités biologiques discrètes qui seraient plus tard connues sous le nom de gènes. Six ans plus tard, le biochimiste suisse Johann Friedrich Miescher isolait des globules blancs la substance qu'on appellerait l'acide désoxyribonucléique, ou ADN.

Soixante-quinze années s'écouleraient encore avant que les deux découvertes ne soient liées. En 1944, le biologiste canadien Oswald Avery démontra que l'ADN était le mécanisme par lequel les bactéries transmettaient leur matériel héréditaire. L'explication d'Avery fut toutefois accueillie avec scepticisme par ceux qui pensaient que les informations génétiques d'un organisme étaient trop complexes pour être contenues dans l'ADN.

Puis, en 1953, le biologiste américain James Watson et le biologiste moléculaire britannique Francis Crick élucidèrent la structure en double hélice de l'ADN, ce qui, à son tour, mena à toute une série de découvertes sur la façon dont l'ADN opère au niveau moléculaire.

Ces découvertes se limitaient au domaine de la biochimie. Ce n'est qu'en 1972 que des scientifiques découvrirent une façon de faire converger la biochimie et une technique qui a mené à la naissance de la biotechnologie. C'est en effet l'année où les biochimistes américains Herbert Boyer, Paul Berg et Stanley Cohen mirent au point l'ADN recombinant, molécule d'ADN modifiée, créée en combinant l'ADN de deux organismes n'ayant aucun lien de parenté entre eux.

Toute cellule d'un organisme vivant, qu'il s'agisse d'une bactérie ou d'un être humain, contient de l'ADN, lequel est constitué de quatre composantes appelées bases et désignées par les lettres A, T, G et C. De même que les 26 lettres de l'alphabet romain peuvent être disposées, répétées et enchaînées pour former des phrases, les séries de quatre bases d'ADN sont enchaînées dans un ordre particulier à chaque être vivant.

L'ADN est un schéma permanent qui donne lieu à des copies temporaires de lui-même, l'acide ribonucléique ou ARN qui, en définitive, ordonne au mécanisme cellulaire de fabriquer des protéines uniques en leur genre. Chaque série de bases d'ADN qui codifie une protéine est appelée gène.

On peut considérer un gène comme une série d'instructions qui indiquent au mécanisme cellulaire la façon de combiner les acides aminés pour former une protéine. Le mécanisme de toute cellule, qu'elle soit bactérienne ou humaine, utilisera cette série d'instructions pour créer exactement la même séquence d'acides aminés, et par conséquent exactement la même protéine.

Si c'est effectivement le cas, raisonnaient Herbert Boyer et ses collègues, que se passera-t-il si nous prenons un gène humain qui crée une protéine vitale, si nous insérons ce gène dans l 'ADN bactérien et si nous forçons la bactérie à fabriquer des réserves continues de cette protéine ? C'est lorsque son équipe a procédé à cette expérience, créant un ADN qui combinait de l'ADN humain et de l'ADN bactérien, que la biotechnologie est née. Les scientifiques avaient trouvé un moyen de transformer des organismes aussi simples que des bactéries en usines, en minuscules chaînes de montage qui fabriquent des protéines humaines essentielles comme l'insuline et l'hormone de croissance.

Le monde des affaires réagit

Cette technologie naissante et les organismes génétiquement modifiés qu'elle produisait inspiraient autant de craintes que d'enthousiasme. « Nous devions être extrêmement prudents - ce n'est pas le genre de chose que l'on peut tout simplement reverser dans une bouteille, déclare George Rathmann, directeur administratif d'Amgen, société de biotechnologie qui a son siège à Thousand Oaks (Californie). On risquerait d'obtenir un nouvel agent infectieux plus meurtrier que le virus de la variole ou le streptocoque, et ce serait encore plus grave s'il était combiné à un organisme viral.  »

Ce sont des craintes de ce genre qui amenèrent les scientifiques à organiser la Conférence d'Asilomar à Pacific Grove (Californie) en 1975. Durant cette conférence, quelque 140 érudits ont établi des règles strictes pour fixer les limites dans lesquelles les recherches sur l'ADN recombinant devaient avoir lieu. La technologie devait par exemple s'appliquer exclusivement aux organismes incapables de vivre indépendamment hors du laboratoire et ne devait pas être utilisée dans des gènes susceptibles d'être actifs chez l'homme.

« Cela soulevait assurément des craintes dans toute l'industrie, déclare George Rathmann. Dans les laboratoires d'Abbott, on s'inquiétait tellement au sujet de l'ADN recombinant que le personnel devait porter un uniforme, un casque, pratiquement une combinaison spatiale complète. Certaines sociétés étaient si prudentes - si exagérément circonspectes - qu'elles ne purent jamais prendre leur essor.  »

D'autres compagnies adoptèrent la nouvelle technologie. En 1976, Herbert Boyer s'associa à l'investisseur en capital-risque Bob Swanson pour fonder Genentech à South San Francisco. Dès le début, Herbert Boyer avait saisi le potentiel de cette nouvelle technologie. « C'était passionnant, la possibilité prometteuse de prendre ce projet de recherche dont je faisais partie et d'en faire quelque chose d'utile pour produire des médicaments dont bénéficieraient les gens », dit -il.

Il ne fallut pas longtemps à Genentech pour se distinguer avec la mise au point d'une insuline humaine produite par des bactéries obtenues par manipulation génétique. L'Administration des produits alimentaires et pharmaceutiques (FDA), organisme de réglementation du gouvernement américain, approuva le médicament en 1982. Dans les années qui suivirent, d'autres sociétés en firent autant avec des médicaments également issus de bactéries génétiquement modifiées, médicaments qui luttaient contre le rejet de greffes du rein, réapprovisionnaient en globules blancs les patients ayant subi une chimiothérapie et traitaient l'hémophilie.

Les plantes ont également bénéficié de la technologie de l'ADN recombinant. En 1987, Advance Genetic Sciences a créé une bactérie génétiquement modifiée qui empêche le gel de se former sur les fraisiers et les pieds de pommes de terre. Cette technologie a permis d'obtenir des produits alimentaires plus robustes et plus nutritifs. C'est ainsi que le riz a été génétiquement modifié pour être riche en vitamine A et les tomates pour produire moins d'une substance responsable de leur pourrissement. Il s'agit là de changements que l'on n'aurait pas pu obtenir par simple reproduction sélective.

Les détracteurs de cette technologie affirment que les aliments génétiquement modifiés présentent des risques pour la santé qui n'existent pas dans les récoltes obtenues par les techniques traditionnelles de reproduction, ce qui n'a jamais été prouvé scientifiquement. Certains prétendent aussi que les sociétés qui créent des plantes génétiquement modifiées revendiqueront ultérieurement des droits intellectuels, et par conséquent financiers, sur ces plantes, au détriment des pauvres des pays en voie de développement. Or, jusqu'à présent, c'est le contraire qui s'est produit, les agriculteurs des pays en voie de développement bénéficiant des rendements supérieurs des cultures biotechnologiques.

La biotechnologie engendre de nouvelles sciences

Les techniques qui ont rendu possible la manipulation de l'ADN ont permis aux scientifiques de rechercher de nouvelles technologies. Dans les années 1980, PPL Therapeutics d'Edimbourg (Écosse) a utilisé les manipulations génétiques pour créer Rosie, une vache dont le lait contenait la protéine humaine alpha-lactalbumine. Ce lait peut être administré aux bébés prématurés qui sont trop petits pour téter, et l'enrichissement de la protéine fournit les acides aminés nécessaires au développement des nouveau-nés.

Des embryons de Rosie ont été utilisés pour créer des clones de la vache, clones à qui on permettra de se reproduire normalement pour obtenir un troupeau de vaches laitières améliorées. Le processus de clonage impliquait le prélèvement d'ADN de l'une des cellules de Rosie et son utilisation pour remplacer l'ADN d'un embryon provenant d'une autre vache. Le veau qui en a résulté est donc génétiquement semblable à Rosie. De telles expériences avaient déjà lieu depuis des années sur les grenouilles, les souris et les moutons.

En 1997, les chercheurs de l'Institut Roslin, en Écosse, ont annoncé une nouvelle encore plus spectaculaire. Ils avaient cloné un mouton en extrayant de l'ADN d'une cellule de mouton et en l'introduisant dans une cellule mammaire et non pas dans un embryon, prouvant ainsi pour la première fois que même les cellules « adultes » pouvaient se transformer en cellules différentes. Jusque-là, on pensait généralement que ce processus se limitait aux cellules souches immatures.

Un an plus tard, le biologiste américain James Thompson cultivait pour la première fois des cellules souches embryonnaires, qui sont appréciées pour la faculté qu'elles ont de se développer en cellules spécifiques. Les scientifiques cherchent à savoir si les cellules souches peuvent être utilisées pour remplacer des cellules mortes ou endommagées, et donner ainsi aux patients souffrant de lésions cérébrales ou autres l'espoir d'une guérison.

En plus de la technologie du clonage, un autre projet révolutionnaire concernant l'ADN était en cours dans les années 1990. Depuis l'identification par MM. Watson et Crick de la cellule moléculaire de l'ADN, les scientifiques espéraient pouvoir identifier tous les gènes de l'ADN humain, tâche considérable si l'on songe qu'un être humain a de 20.000 à 25.000 gènes. En 1990, la technologie était suffisamment avancée pour qu'un consortium international se lance dans cette aventure audacieuse qu'est le Projet du génome humain.

Ce projet avait un triple objectif : identifier chaque gène humain ; déterminer l'ordre des trois milliards de paires de bases, c'est-à-dire des composantes A, T, G, et C de l'ADN humain ; et mettre la séquence à la disposition des chercheurs. Le projet a été mené à bonne fin en 2003, soit deux ans avant la date prévue, et les scientifiques étudient actuellement les données utilisables pour la thérapie génique médicale.

L'industrie de la biotechnologie s'est développée avec une rapidité que ni Herbert Boyer ni George Rathmann n'auraient pu prévoir.

« Quand on voit ce qui se passe aujourd'hui, on est sidéré, dit Herbert Boyer. Certes nous avions de grandes espérances et, quand nous avons débuté, nous étions sollicités de toutes parts, comme des enfants chez un marchand de bonbons. Je me souviens d'avoir pensé, dans les jours qui ont suivi la mise au point des techniques d'ADN recombinant, que cette technologie était sans limites. Mais nous ne pouvions tout de même pas anticiper tout cela.  »

George Rathmann a abandonné une carrière paisible dans le diagnostic médical pour devenir directeur administratif d'Amgen et son troisième employé, décision qui témoigne, selon lui, de l'extrême confiance qu'il a dans la technologie. « Cette décision a été facile à prendre car la science était si prometteuse, dit-il. Mais on a tort de dire que l'industrie a évolué comme on le prévoyait. Ce n'est pas son succès qui est surprenant, mais l'ampleur de ce succès, son importance pour la médecine humaine. C'est réellement incroyable.  »

Il se souvient d'avoir vu, dans les années 1980, des statistiques gouvernementales qui laissaient présager que l'industrie biotechnologique pourrait un jour devenir une industrie de 4 milliards de dollars. « Cela vous montre la médiocrité de notre imagination, dit-il. À elle seule, Amgen est devenue une compagnie qui vaut 95 milliards de dollars. »

Pour George Rathmann, toutefois, l'argent est une considération secondaire. À 77 ans, l'ancien directeur administratif d'Amgen prend presque chaque jour de l'Epogen, l'un des médicaments que cette société produit par manipulation génétique, dans le cadre de son traitement d'une maladie des reins. Il pense que les 25 premières années d'existence de l'industrie ne sont que le début d'une entreprise colossale.

« L'avenir était extrêmement prometteur en 1980, et il l'est encore beaucoup plus aujourd'hui en raison de l'ampleur des résultats obtenus sur le plan général. Je pense que nous allons assister à un épanouissement continu des effets de la biotechnologie. C'est une science magnifique. »

Les opinions exprimées dans cet article ne reflètent pas nécessairement les vues ou la politique du gouvernement des États-Unis.

Source : http://usinfo.state.gov

 

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