Ingénierie métabolique et biologie de synthèse

Depuis le XIX^e siècle, nos sociétés se sont développées sur la base d'une industrie florissante et sont devenues dépendantes de produits et d'énergies en provenance de sources non renouvelables. Du fait de la dégradation de l'environnement et de l'épuisement prochain d'un grand nombre de ressources naturelles, il est nécessaire de repenser nos modes de production et de consommation ; à l'économie d'abord, puis de substituer aux besoins indispensables une production alternative propre et viable.

L'identification de souches naturelles a permis le développement des premiers procédés de fermentation industriels au début du XX^e siècle, avec la production d'antibiotiques, d'acides aminés et de quelques acides organiques. Mais depuis les années 1980, les progrès de l'ingénierie du vivant ont permis de franchir une étape supplémentaire avec l'ambition de construire des organismes « à la carte », capables de produire par fermentation le composé voulu à partir de ressources renouvelables. C'est l'objectif d'un champ de recherche appelé « ingénierie métabolique ». À ce jour, la fermentation de plus de 130 composés différents a été étudiée dans de multiples organismes afin de couvrir les besoins en carburants, plastiques et autres molécules de l'agriculture, de la chimie et de la médecine.

Contraindre un micro-organisme à fabriquer un autre produit est loin d'être une tâche aisée. Il est possible d'en produire de faibles quantités, mais obtenir un rendement économiquement viable est très dépendant de la source de carbone, de l'échelle de production et de la méthode de séparation utilisée. Dans cette article, nous présentons un panel d'outils et de méthodes utilisables pour concevoir un organisme et augmenter de manière significative ses rendements en utilisant des approches de biologie de synthèse.

Nous pensons que les technologies issues de l'ingénierie métabolique et de la biologie de synthèse sont bientôt prêtes à sortir du monde académique et à être expérimentées plus largement à l'échelle industrielle, comme le montrent un certain nombre de succès récents dans le monde industriel. Nous discutons aussi du rôle des acteurs académiques et des entreprises, ainsi que des phases de développement et des astuces pour passer du laboratoire au fermenteur de production.