l’ingénierie pour apprivoiser la complexité de la vie

Un vent fort souffle depuis quelques années sur les sciences de la vie. C’est ce qu’on appelle la biologie synthétique. Et comme tout vent fort, il peut pousser un navire bien au-delà du territoire connu.

Dans sa version contemporaine, la biologie synthétique est née dans les premières années du 21e siècle. Et pas exactement dans le monde de la biologie, mais parmi les ingénieurs en électronique et en informatique de la région de la baie de Boston. Certains universitaires de cet environnement ont commencé à s’interroger sur les interactions entre les composants matériels d’un système vivant qui les font (comme dans toute machine fabriquée par l’homme) fonctionner comme ils le font.

Pour ce faire, il faut les aborder non pas dans une perspective évolutive (comme il est de coutume chez les biologistes), mais avec des abstractions et des méthodes d’analyse empruntées à l’électronique, à la fabrication industrielle et à l’informatique, ainsi que leurs outils mathématiques correspondants. C’est ainsi qu’est née la biologie synthétique, qui n’est ni plus ni moins que l’examen des systèmes vivants et de leur complexité à travers le prisme de l’ingénierie.

comme des pièces de lego

Dans cette perspective, tout système biologique, quelle que soit sa complexité, peut être décomposé en un ensemble fini de modules et de dispositifs. Ceux-ci peuvent à leur tour être divisés en parties avec des formats, des connectivités et des fonctionnalités définis, tous codés dans des séquences d’ADN.

Et voici la proposition la plus récente (et la plus troublante) de la biologie synthétique : avec cette même logique et hiérarchie de pièces, dispositifs, modules et systèmes, on peut rationnellement recâbler ces ingrédients biologiques d’une manière différente pour donner naissance à des propriétés non naturelles. existant dans la nature. C’est comme casser une machine faite avec des pièces LEGO et construire une machine différente avec.

De cette manière, la relation entre ingénierie et biologie cesse d’être métaphorique (comme dans le génie génétique déjà classique) pour devenir une véritable méthodologie constructive et déconstructive des objets vivants. Si nos ancêtres utilisaient le bois des arbres pour fabriquer des poutres et des maisons, la biologie synthétique utilise des parties biologiques encodées dans l’ADN pour construire rationnellement des objets biologiques aux propriétés différentes de ceux qui existent déjà.

L’utilisation de les bactéries comme les pellicules photographiquescomme capteurs optiques pour mines antipersonnel Le comment producteurs de carburant ne sont que quelques exemples précoces de cet énorme potentiel.

Ce nouveau cadre conceptuel a ses racines dans la biologie moléculaire (introduite par les physiciens après la Seconde Guerre mondiale) et la biologie des systèmes (la compréhension mathématique de la complexité biologique), mais s’en écarte parce que son programme n’est pas comprendresino faire.

Cela en fait une sorte de troisième vague de biotechnologie après la première, avant l’ADN recombinant, et la seconde, initiée avec le développement des techniques de clonage au milieu des années 1970. En ce sens, la biologie synthétique permet à la biotechnologie de remplir son agenda ultime et devient juste un autre type d’ingénierie.

Comprendre l’origine de la vie

Bien que ces principes généraux aient de nombreuses ramifications, la biologie synthétique se présente principalement sous deux formes. L’un, comme outil pour répondre à des questions fondamentales, suite à la fameuse déclaration posthume du physicien Richard Feyman que “ce que je ne peux pas créer, je ne le comprends pas”. En d’autres termes, la reconstruction rationnelle d’un système est la preuve définitive que nous comprenons son fonctionnement.

Pas en vain, une branche très importante de ce domaine cherche à construire des cellules en laboratoire à partir de simples précurseurs afin de comprendre l’origine de la vie (et, accessoirement, de revoir de manière critique les expériences de Louis Pasteur sur la génération spontanée).

Certains prétendent que la création de la vie en laboratoire est la Projet Manhattan (celui qui a conduit à la fabrication de la bombe atomique) de la biologie. Bien que lorsqu’il sera atteint, plus tôt que tard, l’impact sur les différents systèmes de croyance sera bien moindre que beaucoup ne l’anticipent.

Tissus aux couleurs génétiquement programmées et autres applications

Mais ce qui est le plus convaincant dans la biologie synthétique, ce n’est pas tant de répondre à des questions fondamentales que d’amener la biotechnologie à des niveaux d’efficacité sans précédent et d’étendre son utilisation bien au-delà des applications traditionnelles en médecine et en agriculture.

Ceci est possible grâce à la capacité croissante d’écrire des séquences d’ADN avec de nouvelles instructions qui sont interprétées comme logiciel par un conteneur biologique, désormais rebaptisé “châssis” dans le jargon du domaine. Cela permet une reprogrammation délibérée des systèmes vivants non seulement dans leur capacité à produire des composés d’intérêt, mais aussi dans leur morphologie physique, leurs mouvements et leurs programmes de développement macroscopiques.

Les possibilités ouvertes par cette capacité à réécrire l’ADN sont immenses et les champs d’application illimités : des produits textiles fonctionnalisés (par exemple, substituts de cuir animal aux couleurs génétiquement programmées) aile bioarchitecture avec technologies microbiennesen passant bien sûr par le médecine et la agriculture.

Un chœur de voix critiques

Toutes ces idées et technologies ont été accueillies avec enthousiasme par certaines communautés scientifiques et techniques, en particulier la biotechnologie. Mais aussi avec scepticisme, sinon avec hostilitépour les autres.

Partie de établissement Les universitaires, en particulier en Europe, ne se sentent pas à l’aise avec le fait que la biologie soit envahie (et encore moins expliquée) par des disciplines extérieures aux sciences de la vie traditionnelles.

D’autres opposants à la biologie synthétique (héritiers de l’activisme contre les organismes génétiquement modifiés) ont des motivations fondamentalement politiques. Ils soutiennent que ce domaine n’est rien de plus qu’un nouvel outil au service du néolibéralisme et de l’exploitation effrénée de la nature au profit de quelques-uns.

Certains soulèvent également des objections éthiques quant à la désacralisation de la vie qui est implicite dans le discours de cette discipline. De même, les critiques pleuvent du point de vue des risques associés à la génération de nouveaux agents biologiques, de leur innocuité et de l’éventuelle utilisation malveillante de la technologie.

Il y a quelque chose de tout cela dans l’écosystème qui se forme autour du nouveau champ. Mais il est également vrai que, grâce à notre apprentissage du langage et de la logique de la vie et à son immense capacité à résoudre les problèmes des mécanismes évolutifs, nous passerons bientôt des tentatives actuelles de technicisation de la biologie pour voir une croissance biologie de la technologie au profit de la durabilité.

Comme toute nouvelle vague scientifique et technique, le diable est bien plus dans les détails de son utilisation que dans la chose elle-même.

Article rédigé avec les conseils du Société Espagnole de Microbiologie.