Édition du génome humain, Organes de remplacement imprimés en 3D et photosynthèse artificielle - le domaine de la bio-ingénierie est très prometteur pour relever les défis majeurs auxquels notre société est confrontée. Mais comme le souligne un nouvel article publié aujourd'hui, ces évolutions offrent à la fois des opportunités et des risques à court et à long terme.

Développements rapides dans le domaine de la biologie synthétique et de ses outils et méthodes associés, y compris des techniques d'édition de gènes plus largement disponibles, ont considérablement augmenté nos capacités en bio-ingénierie - l'application de principes et de techniques allant de l'ingénierie aux systèmes biologiques, souvent dans le but de résoudre les problèmes du « monde réel ».

Dans un rapport publié dans la revue en libre accès eLife , une équipe internationale d'experts dirigée par le Dr Bonnie Wintle et le Dr Christian R. Boehm du Center for the Study of Existential Risk de l'Université de Cambridge, saisir les perspectives de l'industrie, innovateurs, savants, et la communauté de la sécurité au Royaume-Uni et aux États-Unis sur ce qu'ils considèrent comme les principaux problèmes émergents dans le domaine.

Le Dr Wintle déclare :« La croissance de la bioéconomie offre la promesse de relever les défis environnementaux et sociétaux mondiaux, mais comme le montre notre article, elle peut également présenter de nouveaux types de défis et de risques. Le secteur doit procéder avec prudence pour s'assurer que nous pouvons récolter les bénéfices en toute sécurité. »

Le rapport est conçu comme un résumé et un point de départ pour les décideurs politiques dans un éventail de secteurs afin d'explorer plus avant les questions qui peuvent les concerner.

Parmi les problèmes soulignés par le rapport comme étant les plus pertinents au cours des cinq prochaines années figurent :

• Photosynthèse artificielle et captage du carbone pour la production de biocarburants - Si les obstacles techniques peuvent être surmontés, ces développements pourraient contribuer à l'adoption future de systèmes de capture du carbone, et fournir des sources durables de produits chimiques de base et de carburant.
• Photosynthèse améliorée pour la productivité agricole - La biologie synthétique peut détenir la clé pour augmenter les rendements sur les terres actuellement cultivées - et donc contribuer à la sécurité alimentaire - en améliorant la photosynthèse et en réduisant les pertes avant récolte, ainsi que la réduction des déchets post-récolte et post-consommation.
• Forçage génétique synthétique - Le forçage génétique favorise l'hérédité des traits génétiques préférés à travers une espèce, par exemple pour empêcher les moustiques vecteurs du paludisme de se reproduire. Cependant, cette technologie soulève des questions quant à savoir si elle peut altérer les écosystèmes, potentiellement même créer des niches où une nouvelle espèce porteuse de maladie ou un nouvel organisme pathogène peut s'installer.
• Édition du génome humain - Les technologies d'ingénierie du génome telles que CRISPR/Cas9 offrent la possibilité d'améliorer la durée de vie et la santé humaines. Cependant, leur mise en œuvre pose des dilemmes éthiques majeurs. Il est possible que des individus ou des États disposant des moyens financiers et technologiques puissent choisir d'offrir des avantages stratégiques aux générations futures.
• Recherche des agences de défense en génie biologique - Les domaines de la biologie synthétique dans lesquels certaines agences de défense investissent font courir le risque de « double usage ». Par exemple, un programme a l'intention d'utiliser des insectes pour diffuser des virus végétaux modifiés qui confèrent des caractères aux plantes cibles dont ils se nourrissent, dans le but de protéger les cultures contre les agents pathogènes potentiels des plantes - mais de telles technologies pourraient vraisemblablement également être utilisées par d'autres pour nuire à des cibles.

Dans les cinq à dix prochaines années, les auteurs ont identifié des domaines d'intérêt, notamment :

• Médecine régénérative :impression 3D de parties du corps et ingénierie tissulaire - Bien que cette technologie soulagera sans aucun doute les souffrances causées par les blessures traumatiques et une myriade de maladies, inverser la décadence associée à l'âge est encore lourd d'éthique, préoccupations sociales et économiques. Les systèmes de santé deviendraient rapidement surchargés par le coût de la reconstitution des parties du corps des citoyens à mesure qu'ils vieillissent et pourraient conduire à de nouvelles classes socio-économiques, car seuls ceux qui peuvent payer eux-mêmes ces soins peuvent prolonger leurs années de santé.
• Thérapies basées sur le microbiome - Le microbiome humain est impliqué dans un grand nombre de troubles humains, de la maladie de Parkinson au cancer du côlon, ainsi que des conditions métaboliques telles que l'obésité et le diabète de type 2. Les approches de biologie synthétique pourraient considérablement accélérer le développement de thérapies plus efficaces basées sur le microbiote. Cependant, il existe un risque que l'ADN provenant de microbes génétiquement modifiés se propage à d'autres microbiotes du microbiome humain ou dans l'environnement au sens large.
• Intersection de la sécurité de l'information et de la bio-automatisation - Les progrès de la technologie d'automatisation combinés à des techniques d'ingénierie plus rapides et plus fiables ont entraîné l'émergence de « laboratoires en nuage » robotiques où les informations numériques sont transformées en ADN puis exprimées dans certains organismes cibles. Cela ouvre la possibilité de nouveaux types de menaces pour la sécurité de l'information, ce qui pourrait inclure la falsification de séquences d'ADN numériques conduisant à la production d'organismes nuisibles, et le sabotage de la production de vaccins et de médicaments par des attaques contre des bases de données ou des équipements critiques de séquences d'ADN.

A plus long terme, les problèmes identifiés comprennent :

• De nouveaux fabricants perturbent les marchés pharmaceutiques - Les bio-laboratoires communautaires et les startups entrepreneuriales personnalisent et partagent des méthodes et des outils pour les expériences et l'ingénierie biologiques. Combiné avec des modèles commerciaux ouverts et des technologies open source, cela pourrait annoncer des opportunités pour la fabrication de thérapies adaptées aux maladies régionales que les sociétés pharmaceutiques multinationales pourraient ne pas trouver rentables. Mais cela soulève des inquiétudes concernant la perturbation potentielle des marchés de fabrication existants et des chaînes d'approvisionnement en matières premières ainsi que des craintes concernant une réglementation inadéquate, contrôle de la qualité des produits moins rigoureux et mauvaise utilisation.
• Technologies de plate-forme pour faire face aux pandémies de maladies émergentes - Les maladies infectieuses émergentes, telles que les récentes épidémies de maladies à virus Ebola et Zika, et les attaques potentielles aux armes biologiques nécessitent une évolutivité, diagnostic et traitement flexibles. Les nouvelles technologies pourraient permettre l'identification et le développement rapides de candidats vaccins, et les systèmes de production d'anticorps à base de plantes.
• Modification des modèles de propriété en biotechnologie - La montée des brevets, les outils génériques et l'abaissement des barrières techniques pour la biologie de l'ingénierie ont le potentiel d'aider ceux qui vivent dans des milieux à faibles ressources, bénéficier du développement d'une bioéconomie durable basée sur les besoins et les priorités locales, en particulier lorsque de nouvelles avancées sont ouvertes pour que d'autres puissent s'en inspirer.

Le Dr Jenny Molloy commente :« Un thème qui a émergé à plusieurs reprises était celui de l'inégalité d'accès à la technologie et à ses avantages. L'essor de l'open source, des outils hors brevet pourraient permettre un partage généralisé des connaissances dans le domaine du génie biologique et accroître l'accès aux avantages pour les habitants des pays en développement.

Le professeur Johnathan Napier de Rothamsted Research ajoute :« Les défis contenus dans les objectifs de développement durable nécessiteront toutes sortes d'idées et d'innovations pour produire des résultats significatifs. Dans l'agriculture, nous sommes à l'aube de nouveaux paradigmes pour savoir comment et ce que nous grandissons, et où. Démontrer l'équité et l'utilité de telles approches est crucial pour garantir l'acceptation du public et également pour avoir un impact significatif. »

Le Dr Christian R. Boehm conclut :« Au fur et à mesure que ces technologies émergent et se développent, nous devons garantir la confiance et l'acceptation du public. Les gens peuvent être disposés à accepter certains des avantages, comme le transfert de propriété des grandes entreprises vers une science plus ouverte, et la capacité de résoudre les problèmes qui affectent de manière disproportionnée le monde en développement, comme la sécurité alimentaire et les maladies. Mais procéder sans les précautions de sécurité appropriées et le consensus sociétal, quels que soient les avantages pour la santé publique, pourrait endommager le domaine pendant de nombreuses années à venir. »