"La biotechnologie, quels sont ses bienfaits?", un dossier Web Nouara

"Comme rien n'est blanc ou noir dans ce monde, aprés avoir donné la parole aux détracteurs de la biotechnologie et de ses dérives, voici quelques articles qui en vantent les bienfaits ou ne la condamne pas totalement:"

Karim Tedjani

La biotechnologie au secours de l'environnement!

Malgré que la pollution de l'environnement fasse partie intégrante du lourd bilan de l'ère de l'industrialisation, les percées récentes en biotechnologie sont porteuses d'espoir. Qu'est-ce que la biotechnologie? Comment la biotechnologie nous vient-elle en aide dans nos efforts de décontamination de l'air, de l'eau et du sol?

C'est quoi au juste un milieu contaminé?

Les sérieux problèmes environnementaux que nous connaissons aujourd'hui viennent du fait que certains produits ou composés chimiques se retrouvent au mauvais endroit et en trop grande quantité pour permettre au cycle naturel de se maintenir. Au départ, ces produits n'étaient pas des polluants. Ils le deviennent lorsqu'ils ne sont plus à leur place dans la nature : des composés toxiques dans l'air, des métaux lourds dans l'eau ou du pétrole dans la terre à jardin!

Que faire avec ces contaminants?

Dans un premier temps, il faut s'assurer que nos méthodes de production et de consommation ne continuent pas à contribuer au problème. C'est d'ailleurs pour ce faire que le Québec s'est doté d'un «chien de garde»: le ministère de l'Environnement et de la Faune (MEF). C'est en voyant à l'application de la Loi sur la qualité de l'environnement que les inspecteurs du MEF surveillent comment chaque produit ou composé chimique est utilisé, transporté et éliminé.

Mais, si le mal est déjà fait, il faut décontaminer. Et on commence de plus en plus à croire que c'est peut-être la nature qui va sauver la nature! En effet, les biotechnologies environnementales, par l'utilisation de bactéries dévoreuses de contaminants, font naître de nouveaux espoirs. Et si les p'tites bibittes étaient capables de manger les grosses?

Bactéries sur une tête d'épingle. Réf. La biotechnologie aujourd'hui, vidéo

Ce qu'il faut savoir sur la biotechnologie

La biotechnologie est une science qui est née... il y a dix mille ans lorsque l'homme a commencé à utiliser des microorganismes dans différents procédés de fabrication. Par exemple, les levures, qui sont des champignons unicellulaires, ont été utilisés dans la fabrication du pain. C'est le cas également pour le vin et le fromage où des bactéries sont au coeur du procédé de transformation de la matière première:

Matière première	Microorganisme responsable de la transformation	Produit final
farine	levure	pain
raisin	levure (Saccharomyces)	vin
lait	bactérie (Streptococcus lactis)	fromage

Aujourd'hui, on entend par biotechnologie toutes les utilisations industrielles d'organismes vivants. Il s'agit d'une science qui se situe au carrefour de la chimie, de la biologie et du génie génétique. C'est d'ailleurs grâce aux découvertes en génie génétique que les microorganismes ne font plus seulement leur travail habituel : ils sont maintenant modifiés génétiquement pour faire le travail que nous souhaitons leur voir accomplir.

Une bactérie qui se nourrit de pétrole ou de composés toxiques? Eh oui!

Les microorganismes ont au départ une alimentation composée d'éléments chimiques simples tels le carbone, l'azote et certains métaux. Donc, lorsqu'ils rencontrent des composés complexes dans la nature, ils doivent d'abord les décomposer en éléments simples pour pouvoir les gober. Ce qui est tellement important comme découverte c'est qu'ils font de même lorsqu'ils rencontrent des contaminants! Les microorganismes décomposent donc un composé toxique en éléments simples non toxiques pour l'environnement. Et en plus, les bactéries peuvent devenir très gloutonnes après certaines modifications génétiques!

En jetant un coup d'oeil au tableau suivant, tu découvriras quelques exemples de bactéries avec les contaminants qu'elles préfèrent dévorer!

Bactéries	Contaminants
Pseudomonas	vapeurs toxiques dans l'air
Streptothrix hyalina	matières organiques dans l'eau des égouts
Micrococcus	essence dans le sol

Avant que la biotechnologie nous offre des bactéries gloutonnes pour décontaminer, comment nettoyait-on l'air, l'eau et le sol?

Les techniques classiques de décontamination sont encore largement utilisées et regroupent un ensemble de méthodes qu'on appelle physico-chimiques. On dit physico parce que des outils mécaniques sont utilisés (filtre, tamis, membrane d'encapsulation) et chimique parce que certains produits chimiques sont utilisés pour retirer un contaminant en formant un composé recyclable.

Méthodes physico-chimiques	Contaminants
Filtre ou colonne de rinçage	vapeurs toxiques dans l'air
Précipitation avec chlorure ferrique	matières organiques dans l'eau des égouts
Membrane d'encapsulation souterraine	essence dans le sol

Mais alors, si les méthodes physico-chimiques fonctionnent, quel avantage y a-t-il à utiliser les méthodes biologiques?

Voyons de plus près ce que nous essayons de faire lorsque nous voulons décontaminer un milieu, qu'il s'agisse de l'air, de l'eau ou du sol.
Évidemment, nous souhaitons retirer le contaminant du milieu. Mais une fois retiré, qu'est-ce qu'on fait avec ce contaminant? Dans certains cas, il peut être recyclé, en devenant matière première d'un procédé industriel. Mais s'il ne peut pas être recyclé, que faisons-nous avec les milliers de tonnes de contaminants que nous avons réussi à retirer? Nous les enterrons dans des sites d'enfouissement, bien enveloppés dans des membranes étanches. Nous avons donc TRANSFÉRÉ le contaminant d'un endroit à un autre, mais est-ce que le problème est vraiment résolu? C'est la grande limitation des méthodes physico-chimiques de décontamination.

Dans le cas des méthodes biologiques, l'attaque gloutonne des bactéries permet une ÉLIMINATION complète du contaminant. En effet, lorsque des bactéries consomment de l'essence (C₈H₁₈) qui s'est infiltrée dans le sol, elles digèrent complètement l'essence et la dégradent en carbone (C), inoffensif pour l'environnement. Pour maximiser la performance des bactéries, il suffit de leur fournir de l'oxygène et de l'eau à l'endroit où l'on veut décontaminer. Et le tour est joué! Il n'y a pas eu transfert de contaminant d'un milieu à un autre mais bien élimination.

Pourquoi ne pas utiliser seulement les méthodes biologiques?

Il faut bien comprendre que les méthodes biologiques sont très récentes et que beaucoup de recherches restent encore à faire pour que l'on puisse les appliquer partout. Elles sont moins coûteuses que les méthodes physico-chimiques, mais également un peu plus lentes. C'est d'ailleurs pour pallier à cette lenteur de la digestion bactérienne que les chercheurs en biotechnologie travaillent actuellement à modifier les gènes des bactéries pour les rendre plus gourmandes encore!

Tu veux voir des bactéries gloutonnes en plein action?

Les méthodes biologiques de décontamination sont utilisées partout dans le monde... et même à Sherbrooke (Québec)! Des exemples?

Sols contaminés:

On estime qu'il y a plus de 50 000 réservoirs enfouis au Québec et que très certainement, 20 000 d'entre eux laissent échapper des hydrocarbures dans le sol. Le nombre de mètres cubes de sol ainsi contaminés est astronomique. C'est d'ailleurs pourquoi le ministère des Ressources naturelles exige le remplacement, d'ici l'an 2001, de tous les réservoirs souterrains en acier non protégés contre la corrosion. À ce bilan, il faut ajouter tous les terrains contaminés par des résidus toxiques industriels. Dans plusieurs cas, la décontamination a été prise en main par des entreprises spécialisées dans l'application des méthodes biotechnologiques.

GSI Environnement, une entreprise installée dans le parc industriel de Sherbrooke, rue Pépin, reçoit sur place des sols fortement contaminés qu'elle soumet à un traitement biologique intensif. On peut donc voir d'immenses piles de sol contaminé recouvertes d'une toile où sont introduits de nombreux tuyaux d'aération. Les piles ont été ensemencées de bactéries gloutonnes, c'est pourquoi il faut maintenir une bonne humidité (toile et arrosage) et beaucoup d'oxygène (tuyau d'aération). Après quelques semaines, les piles de sol peuvent être retournées dans la nature!

Pile de sol contaminé Réf. La biotechnologie aujourd'hui, vidéo

Lire la suite sur: http://mendeleiev.cyberscol.qc.ca/carrefour/theorie/biotechnologie.html

Biotechnologie

Les biotechnologies peuvent-elles contribuer à satisfaire la demande en nourriture ?
La présente Evaluation internationale des sciences et technologies agricoles pour le développement (IAASTD) dit :

3.1 La définition de la biotechnologie utilisée dans l’IAATSD est fondée sur celles de la Convention sur la Diversité biologique et du Protocole de Carthagène sur la Biosécurité. Il s’agit d’un terme générique qui englobe la manipulation d’organismes vivants et couvre un large éventail d’activités, des techniques conventionnelles de fermentation et de sélection des plantes et des animaux aux récentes innovations en matière de culture tissulaire, d’irradiation, de génomique et d’amélioration génétique (MAB) et de sélection à l’aide de marqueurs moléculaires (MAS) pour améliorer la reproduction naturelle. Certaines des biotechnologies les plus récentes, appelées « biotechnologies modernes », utilisent l’ADN ou l’ARN modifié in vitro et la fusion cellulaire de différentes familles taxonomiques, des techniques qui surmontent les barrières physiologiques de régénération naturelle ou de recombinaison génétique. La question la plus controversée aujourd’hui concerne le recours aux techniques de recombinaison de l’ADN pour produire des transgènes qui sont insérés dans les génomes. Des applications encore plus récentes de la biotechnologie moderne permettent de manipuler du matériel génétique sans modifier l’ADN.

Voir également notre Dossier sur les plantes génétiquement modifiées

La biotechnologie a toujours été à l’avant-garde du changement. Vu la rapidité et l’ampleur du changement, il y a un manque significatifs de transparence dans la communication entre les différents acteurs. C’est pourquoi l’évaluation de la biotechnologie moderne n’a pas suivi le rythme des progrès ; les informations sont souvent fragmentaires et contradictoires, les avantages et les inconvénients sont mal connus. Les avis divergent sur les risques et les bienfaits de la biotechnologie moderne pour l’environnement, la santé humaine et l’économie, et ces risques restent pour la plupart à déterminer.

Figure SR-BT1. Biotechnologie et biotechnologie moderne [en]

Les biotechnologies classiques, telles que les techniques de sélection, la culture tissulaire, les pratiques culturales et la fermentation sont largement acceptées et utilisées. Entre 1950 et 1980, avant le développement des OGM, le rendement des variétés modernes de blé avait augmenté de près de 33 %, même en l’absence d’engrais. Les biotechnologies modernes utilisées en confinement ont été largement adoptées ; par exemple, le marché des enzymes industriels se chiffrait à 1,5 milliard de dollars en 2000. L’application des biotechnologies modernes en dehors des confinements, notamment l’utilisation des plantes génétiquement modifiées, est beaucoup plus controversée. Par exemple, les données recueillies pour certaines années et certaines plantes génétiquement modifiées indiquent des gains de rendement allant de 10 % à 33 % dans certaines régions et des baisses de rendement dans d’autres régions.

Les moteurs plus puissants de la recherche-développement dans la biotechnologie, tels que les cadres relatifs aux droits de propriété intellectuelle, déterminent quels produits seront mis sur le marché. Bien que cela attire l’investissement dans l’agriculture, cela peut également concentrer les ressources agricoles entre les mains d’un petit groupe. Le fait de se concentrer sur la biotechnologie moderne, sans fournir un soutien adéquat à d’autres recherches agricoles, peut se traduire par une modification des programmes d’enseignement et de formation et une réduction du nombre de spécialistes dans d’autres sciences agricoles fondamentales. Cette situation risque de se perpétuer, puisque ce sont les étudiants d’aujourd’hui qui définiront les cadres d’éducation et de formation de demain.

3.2 L’utilisation des brevets relatifs aux transgènes pose d’autres problèmes. Dans les pays en développement en particulier, des instruments tels que les brevets peuvent accroître les coûts et réduire les activités d’expérimentation des agriculteurs ou des chercheurs du secteur public, tout en risquant par la même occasion de décourager les pratiques locales qui améliorent la sécurité alimentaire et la viabilité économique. On craint en particulier que les instruments en place relatifs aux droits de propriété intellectuelle n’entravent à terme la conservation des semences ainsi que l’échange, la vente et l’accès aux matériaux brevetés dont les chercheurs indépendants ont besoin pour effectuer leurs analyses et expériences sur les impacts. Les agriculteurs sont soumis à de nouvelles obligations : les producteurs de plantes génétiquement modifiées risquent d’être tenus responsables de la présence de plantes adventices si les producteurs de plantes biologiques dans leur voisinage se voient privés de leurs droits de commercialisation et de leurs revenus, et les producteurs traditionnels pourraient être tenus de dédommager les producteurs de semences génétiquement modifiées si des transgènes sont détectés dans leurs cultures.

Une solution au problème de la recherche-développement en biotechnologie serait d’investir dans des priorités locales définies suivant une démarche participative et transparente, et de privilégier les solutions multifonctionnelles aux problèmes locaux. Une telle démarche requiert de nouveaux types de soutien pour encourager le public à participer activement à l’évaluation des effets de la biotechnologie moderne sur les plans technique, social, politique, culturel, juridique, sexospécifique, environnemental et économique. Les biotechnologies devraient servir à préserver les compétences et le matériel génétique locaux, de sorte que les collectivités locales puissent poursuivre leurs recherches. Ces travaux de recherche-développement mettraient l’accent sur les projets participatifs de sélection végétale et sur l’agroécologie.

Source & ©: IAASTD

Biotechnologie et industrie : une union pleine de promesses

Salomon Wald

Direction de la science, de la technologie et de l'industrie

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Pour beaucoup d’entre nous, qui dit biotechnologie, dit aliments génétiquement modifiés et clonage. Mais la biotechnologie intéresse également la production industrielle. Comparée aux procédés classiques, elle offre des avantages évidents aussi bien en termes économiques qu’au niveau de l’environnement.

Dans un contexte industriel, la notion de propreté est relative. Tout procédé qui permet de réduire la consommation de matières premières et d’énergie ou la quantité de déchets produits, y compris par recyclage, est dit «plus propre» ou plus respectueux de l’environnement. Il est possible d’évaluer la propreté relative des technologies utilisées et des technologies concurrentes, à l’aide de méthodes qui prennent en compte le cycle de production et la durée de vie des produits. D’une façon générale, avec l’arrivée de la biotechnologie dans l’industrie, l’accent est mis non plus sur la réparation des dommages causés à l’environnement, mais sur la prévention.

Une solution «plus propre»

Aussi, les techniques de fabrication faisant appel à la biotechnologie peuvent se révéler être beaucoup plus «propres» que les autres techniques. La chimie des êtres vivants est bien plus efficace que les procédés chimiques classiques, et les déchets sont généralement recyclables et biodégradables. Dans le secteur de la galvanisation, par exemple, le remplacement d’un procédé alcalin par un procédé biotechnologique permet de réduire de moitié la quantité de boue d’hydroxyde rejetée et d’utiliser dix fois moins d’eau. En chimie fine, la production de céphalosporine (un antibiotique) par voie biotechnologique et non plus chimique entraîne une baisse considérable des dépenses destinées à la protection de l’environnement.

Divers procédés biotechnologiques permettent de réduire la production de déchets et la consommation de ressources naturelles tout en provoquant une baisse des coûts. Dans le secteur des pâtes et papiers, le remplacement des procédés thermomécaniques par le biopulpage – procédé qui consiste à traiter les matières lignocellulosiques à l’aide d’un champignon – permet, par exemple, de réduire jusqu’à 30 % la consommation d’énergie. L’utilisation d’enzymes (biocatalyseurs) pour décomposer la cellulose du bois peut accélérer le traitement et entraîner des économies d’eau et d’énergie appréciables. Dans l’industrie de la pétrochimie, par exemple, les scientifiques cherchent actuellement à développer des biocatalyseurs plus fiables susceptibles d’être utilisés à plus haute température tout en continuant de fonctionner à des températures inférieures à celles requises dans les procédés classiques.

Intégrer la biotechnologie dans l’industrie

Les procédés biotechnologiques ont été améliorés et aujourd’hui, ils sont en mesure de concurrencer les autres technologies. Ils sont largement utilisés dans l’industrie chimique – plus particulièrement en chimie fine et dans l’industrie pharmaceutique –, dans la production des pâtes et papiers, le textile et le cuir, l’agro-alimentaire (y compris l’alimentation animale), les métaux et les minéraux, et le secteur de l’énergie. Dans les pays industrialisés, ces secteurs représentent entre 30 et 50 % de l’industrie manufacturière. Généralement perçus comme de gros pollueurs, les procédés biotechno-logiques leur ont permis d’améliorer leur image et, bien souvent, d’augmenter leurs rendements.

L’une des perspectives les plus intéressantes offertes par la biotechnologie concerne le bioéthanol, un carburant automobile liquide produit à partir de résidus agricoles qui pourrait être amené un jour à remplacer une grande part de l’essence. Contrairement aux carburants classiques, le bioéthanol ne contribue pas à la formation de gaz à effet de serre. Son prix n’est pas concurrentiel, mais il pourrait le devenir. Au Laboratoire national des énergies renouvelables aux États-Unis, on espère qu’en l’an 2000, le prix de l’éthanol produit à partir de biomasse pourra concurrencer sans incitations fiscales celui de l’essence.

La biotechnologie trouve des applications très diverses. Elle permet d’améliorer la fermentation à grande échelle en faisant appel à des organismes vivants, notamment pour la production d’éthanol. Elle permet aussi l’utilisation de fragments de biomolécules comme détecteurs dans des dispositifs d’analyse, notamment pour l’identification de virus. Ses applications industrielles ne cessent de se multiplier : les nouveaux -enzymes (ou biocatalyseurs), les organismes recombinés et les extrêmo-philes – des organismes qui vivent dans des geysers ou des cheminées hydro-thermales dans des conditions extrêmes de pression et de température –, peuvent contribuer à améliorer l’efficience et la propreté des industries.

Diverses applications

Mais les bienfaits de la biotechnologie ne se limitent pas à l’amélioration des procédés industriels ; elle a aussi permis de créer toute une gamme de matériaux, notamment des plastiques biodégradables, des biopolymères et des biopes-ticides, des fibres nouvelles et même du bois de construction. Certains matériaux servent à la fabrication d’assouplissants textiles, inhibiteurs de corrosion, véhicules d’encre, solvants, produits capillaires et parfums. Pour tous ces exemples, ce sont les déchets produits qui peuvent être biodégradables.

Des obstacles scientifiques et technologiques

Au vu de tous ces avantages, on a du mal à comprendre pourquoi la biotechnologie industrielle n’est pas plus largement utilisée. Longtemps, les industriels ont craint que les procédés biotechno-logiques ne soient moins efficients, les coûts et les risques plus élevés et leur exploitation à grande échelle problématique. Ces craintes n’ont plus de raison d’être, mais des goulets d’étranglement et des difficultés persistent.

Certains obstacles scientifiques et technologiques demeurent en effet. Les procédés nouveaux exigent des dépenses d’équipement et des coûts de développement souvent élevés. Les procédés biotechno-logiques peuvent être incorporés dans les installations et les équipements existants sans qu’il soit nécessaire de les réorganiser ou de les modifier de façon radicale. Aussi, beaucoup de problèmes techniques sont résolus par la mise au point de bioréacteurs de conception nouvelle.

Les travaux de recherche se poursuivent sur la technologie de l’ADN recombiné, l’ingénierie des procédés biologiques, la mise au point de nouveaux bioréacteurs et la recherche d’autres organismes vivant dans des conditions extrêmes. Il existe une multitude de micro-organismes inconnus et non exploités qui pourraient être utilisés comme biocatalyseurs. On peut aussi obtenir des protéines et des enzymes dotées de caractéristiques et de propriétés nouvelles en améliorant les formes existant à l’état naturel, au moyen par exemple de la technique dite de l’«évolution dirigée», qui permet d’adapter les enzymes à des applications spécifiques.

Des conditions d’exploitation différentes

Un autre obstacle qui freine l’entrée de la biotechnologie dans l’industrie tient simplement au fait que la formation des ingénieurs et des concepteurs industriels ne comprend généralement pas l’étude des processus biologiques en conditions industrielles. En biotechnologie, la nature des matériaux, les équipements et les conditions d’exploitation sont si différents que les ingénieurs et les agents d’exploitation doivent recevoir une formation spécialisée et sont, de ce fait, moins à l’aise qu’avec des procédés plus familiers.

Dans le domaine de l’environnement, l’opinion publique est un puissant levier qu’il importe de maîtriser. C’est principalement sous la pression du public que l’essence sans plomb et le recyclage se sont répandus. Les modes de vie ont évolué et la demande de produits plus propres a progressé. L’attitude des décideurs en a été modifiée, de même que le comportement des entreprises. Bon nombre d’entre elles réservent aujourd’hui une place importante dans leurs stratégies commerciales à la communication sur les questions d’environnement, soit par le biais de la publicité télévisée, soit en invitant des groupes de consommateurs à participer à l’élaboration des décisions.

Toutefois, les campagnes d’information ne peuvent à elles seules mettre le public en confiance. Pour éviter les confusions et dissiper les craintes infondées, des explications doivent être données, notamment sur les aspects réglementaires de la biotechnologie. L’éducation joue donc ici un rôle primordial. Cependant, comme dans le cas des transports aériens, ce ne sont pas vraiment des explications techniques que réclame le public. Il s’agirait plutôt de lui démontrer, pour gagner sa confiance, que la biotechnologie industrielle est un domaine rigoureusement maîtrisé, soutenu par des organismes publics responsables. Cela implique un débat ouvert et transparent.

Les gouvernements ont aussi leur rôle à jouer pour encourager l’utilisation de la biotechnologie dans l’industrie. Qu’il s’agisse de la législation, de la qualité de la réglementation, de la clarté des directives gouvernementales, des normes, de la politique d’achats publics ou des aides publiques à la R-D, tous ces facteurs peuvent encourager ou dissuader, accélérer ou ralentir le progrès dans ce domaine.

Bien entendu, les gouvernements ne peuvent faire cavalier seul. Ils doivent, eux aussi, évoluer au rythme de l’innovation. C’est pourquoi la collaboration avec l’industrie est importante, notamment pour améliorer la R-D. Les scientifiques doivent eux aussi communiquer avec les gouvernements, l’industrie et le public, pour expliquer la portée de leurs découvertes, de leurs idées et de leurs projets.

Une industrie «plus durable»

Les conventions et les accords internationaux confèrent une dimension internationale aux politiques de promotion des technologies propres. La Conférence de Rio sur l’environnement et le programme Action 21 ont constitué des étapes importantes. Les gouvernements ont reconnu qu’il existait un lien entre la mondialisation et le développement durable et qu’un équilibre devait être recherché dans ce sens.

La propreté de l’industrie reste une notion relative. Une chose est sûre : s’il est urgent de réduire les émissions de gaz à effet de serre, cela ne doit pas se faire au détriment de l’économie. Grâce à la biotechnologie, l’environnement et l’économie peuvent désormais se renforcer mutuellement. Il est primordial de faire passer ce message : cela permettra de se doter d’une industrie plus durable, mais aussi de briser une fois pour toutes le lien soi-disant «indestructible» entre industrie et pollution.