Histoire de biotechnologie
À la fin du XIXe siècle, il y a eu des tentatives pour développer une nouvelle étude scientifique de la fermentation. C’était un aspect de la « seconde » révolution industrielle au cours de la période de 1870 à 1914. L’émergence de l’industrie chimique est largement considérée comme emblématique de la recherche formelle et le développement en cours à l’époque.
Le développement des industries microbiologiques en est un autre exemple. Pour la première fois, la théorie des germes de Louis Pasteur a permis de fournir des explications convaincantes du brassage et d’autres processus de fermentation.
Pasteur avait publié sur le brassage à la suite de l’humiliation de la France lors de la guerre franco-prussienne (1870-1871) pour affirmer la supériorité de son pays dans une industrie traditionnellement associée à l’Allemagne. Pourtant, la science et la technologie de la fermentation avaient un large éventail d’applications, y compris la fabrication d’aliments (fromage, yogourt, vin, vinaigre et thé), de produits de base (tabac et cuir) et de produits chimiques (acide lactique, acide citrique et l’enzyme takaminase).
Le concept de zymotechnologie associé principalement au brassage de la bière commençait à apparaître trop limité à ses principaux représentants. À l’époque, le Danemark était le leader mondial de la création de produits agricoles à haute valeur ajoutée. Les fermes coopératives ont été les pionnières de l’engraissement intensif des porcs ainsi que de la production de masse de bacon, de beurre et de bière. C’est là que les systèmes de la science et de la technologie ont été intégrés et réintégrés, conceptualisés et reconceptualisés.
Le Danois Emil Christian Hansen a découvert que l’infection par des levures sauvages était responsable de nombreux échecs de brassage. Son contemporain Alfred Jørgensen, un consultant de Copenhague étroitement associé à la brasserie Tuborg, a publié un manuel largement utilisé sur la zymotechnologie. Micro-organismes et fermentation est paru pour la première fois en danois en 1889 et sera traduit, réédité et réédité pendant les 60 années suivantes.
La rareté des ressources des deux côtés pendant la Première Guerre mondiale a réuni la science et la technologie, le développement ultérieur de la zymotechnologie et la formulation du concept de biotechnologie. La guerre imminente puis réelle a accéléré l’utilisation des technologies de fermentation pour fabriquer des matériaux stratégiques.
En Grande-Bretagne, une variante d’un procédé de fermentation de l’amidon pour fabriquer du butadiène pour la production de caoutchouc synthétique a été adaptée pour fabriquer de l’acétone nécessaire à la fabrication d’explosifs. Le processus était techniquement important en tant que première fermentation stérile industrielle et était d’une importance stratégique pour l’approvisionnement en munitions. Le développeur, le chimiste Chaim Weizmann, est devenu plus tard bien connu comme le premier président d’Israël en 1949.
En Allemagne, les lubrifiants rares à base d’huile ont été remplacés par du glycérol issu de la fermentation. L’alimentation animale a été dérivée de levures cultivées à l’aide du nouvel ammoniac synthétique dans un autre développement du temps de guerre qui a inspiré l’invention du mot biotechnologie.
La Hongrie était la base agricole de l’empire austro-hongrois et aspirait aux niveaux d’efficacité danois. L’économiste Karl Ereky (1878-1952) prévoyait d’aller plus loin et de construire la plus grande usine industrielle de transformation de porcs. Il a imaginé un site qui permettrait d’engraisser 50 000 porcs à la fois pendant que les wagons de betteraves à sucre arrivaient et que la graisse, les peaux et la viande partaient.
Dans ce précurseur de la kolkhoze soviétique, les paysans (en tout cas en train de succomber aux tentations de la société urbaine) seraient complètement supplantés par l’industrialisation du processus biologique dans de grandes unités de transformation animale semblables à des usines.
Ereky est allé plus loin dans ses ruminations sur la signification de son innovation. Il a suggéré que cela présageait une révolution industrielle qui suivrait la transformation de la technologie chimique. Dans son livre intitulé Biotechnologie, il associe des injonctions techniques spécifiques à une philosophie de grande envergure.
Ereky n’était ni isolé ni obscur. Il avait été formé dans le courant dominant de la réflexion sur la signification des sciences appliquées en Hongrie, qui serait remarquablement productive dans toutes les sciences. Après la Première Guerre mondiale, Ereky a été ministre hongrois de l’Alimentation dans l’éphémère régime de droite qui a succédé à la chute du gouvernement communiste de Bela Kun.
Néanmoins, ce n’est pas par l’action directe d’Ereky que ses idées semblent s’être répandues. Au lieu de cela, son livre a été examiné par l’influent Paul Lindner, directeur de la botanique à l’Institut fu ̈ r Ga ̈ rungsgewerbe de Berlin, qui a suggéré que les micro-organismes pouvaient également être considérés comme des machines biotechnologiques. Ce concept se retrouvait déjà dans la production de levures et dans le travail de Weizmann avec des matériaux stratégiques, qui a été largement médiatisé à l’époque. C’est dans ce sens que le mot « biotechnologie » est entré dans les dictionnaires allemands dans les années 1920.
Biotechnologie
La biotechnologie représentait plus que la manipulation d’organismes existants. Dès le début, il s’est également préoccupé de leur amélioration, ce qui signifiait l’amélioration de toutes les créatures vivantes. Le plus dramatique, cela inclurait l’humanité elle-même ; Plus prosaïquement, il inclurait les plantes et les animaux d’importance agricole.
L’amélioration des gens a été appelée eugénisme par le polymathe victorien et cousin de Charles Darwin, Francis Galton. Deux souches d’eugénisme ont émergé : l’eugénisme négatif associé à l’élimination des faibles et l’eugénisme positif associé à l’augmentation de la force. Au début du XXe siècle, de nombreux partisans de l’eugénisme croyaient que les faibles pouvaient être rendus forts. Après tout, les gens avaient progressé au-delà de leurs limites biologiques grâce à la technologie.
Jean-Jacques Virey, un disciple du naturaliste français Jean-Baptiste de Monet de Lamarck, avait inventé le terme « biotechnie » en 1828 pour décrire la capacité de l’homme à faire en sorte que la technologie fasse le travail de la biologie, mais ce n’est qu’un siècle plus tard que le terme est devenu largement utilisé.
Le biologiste et urbaniste écossais Patrick Geddes a popularisé la biotechnique dans le monde anglo-saxon. Geddes, lui aussi, cherchait à lier la vie et la technologie. Avant la Première Guerre mondiale, il avait caractérisé l’évolution technologique de l’humanité comme un passage de l’ère paléotechnique du charbon et du fer à l’ère néotechnique des produits chimiques, de l’électricité et de l’acier. Après la guerre, il a détecté une nouvelle ère basée sur la biologie – l’ère biotechnique. Par l’intermédiaire de son ami, l’écrivain Lewis Mumford, Geddes aura une grande influence. Le livre de Mumford, Technics and
Civilization, lui-même un volume fondateur de l’historiographie moderne de la technologie, a promu sa vision de l’évolution geddesienne.
Une jeune génération de biologistes expérimentaux anglais ayant un intérêt particulier pour la génétique, y compris J. B. S. Haldane, Julian Huxley et Lancelot Hogben, a également promu un concept de biotechnologie dans la période de l’entre-deux-guerres. Parce qu’ils ont écrit des ouvrages populaires, ils étaient parmi les scientifiques les plus connus de Grande-Bretagne. Haldane a écrit sur l’invention biologique dans son ouvrage visionnaire Dédale.
Huxley attendait avec impatience un mélange d’ingénierie biologique basée sur la société et l’eugénisme. Hogben, à la suite de Geddes, s’intéressait davantage à l’ingénierie des plantes par la sélection. Il a lié le progressisme de la biologie à l’avancée du socialisme.
L’amélioration de la race humaine, la manipulation génétique des bactéries et le développement de la technologie de fermentation ont été réunis par le développement de la pénicilline pendant la Seconde Guerre mondiale. Ce médicament a été extrait avec succès du jus exsudé par une souche du champignon Penicillium.
Bien qu’il ait été découvert par hasard et qu’il ait ensuite été développé pour des raisons purement scientifiques, l’antibiotique rare et instable appelé pénicilline a été transformé pendant la Seconde Guerre mondiale en un médicament puissant et largement utilisé. De vastes réseaux de laboratoires universitaires et gouvernementaux et de fabricants de produits pharmaceutiques en Grande-Bretagne et aux États-Unis ont été coordonnés par les agences des deux gouvernements.
Une combinaison inattendue de compétences en génétique, en biochimie, en chimie et en génie chimique avait été nécessaire. Lorsque la moisissure naturelle a été bombardée de radiations à haute fréquence, des mutants beaucoup plus productifs ont été produits, et par la suite tout le médicament a été fabriqué en utilisant le produit de ces cellules artificielles. Dans les années 1950, la pénicilline était bon marché à produire et disponible dans le monde entier.
La nouvelle technologie de culture et de traitement de grandes quantités de micro-organismes a conduit à des appels à une nouvelle discipline scientifique. Le génie biochimique était un terme, et la microbiologie appliquée un autre. Le biologiste suédois Carl-Goran Heden, peut-être influencé par les précédents allemands, privilégiait le terme « Biotechnologie » et persuada son ami Elmer Gaden de renommer sa nouvelle revue Biotechnology and Biochemical Engineering.
À partir de 1962, de grandes conférences internationales ont eu lieu sous la bannière de l’impact mondial de la microbiologie appliquée. Dans les années 1960, les aliments à base de protéines unicellulaires cultivées dans des fermenteurs sur de l’huile ou du glucose semblaient, aux ingénieurs et microbiologistes visionnaires et aux grandes entreprises, offrir une solution immédiate à la faim dans le monde.
Pays tropicaux riches
Les pays tropicaux riches en biomasse pouvant être utilisée comme matière première pour la fermentation étaient également les plus pauvres du monde. L’alcool pouvait être fabriqué en faisant fermenter des cultures riches en amidon ou en sucre comme la canne à sucre et le maïs. Dans les années 1970, le Brésil a mis en place un programme national de remplacement de l’essence à base de pétrole par de l’alcool.
Toutefois, les pays en développement ne sont pas les seuls à en bénéficier. Dans les années 1980, l’Union soviétique a développé les protéines basées sur la fermentation comme source majeure d’alimentation animale. Aux États-Unis, il semblait que l’huile de maïs excédentaire résoudrait le problème des bas prix agricoles aggravé par le boycott de l’URSS par le pays en 1979, et le terme « gasohol » est entré dans la monnaie.
Par-dessus tout, le déclin des industries établies a fait de la découverte d’un nouveau créateur de richesse une priorité urgente pour les gouvernements occidentaux. Dans les années 1970, les décideurs politiques en Allemagne et au Japon étaient motivés par le sentiment que la dernière génération de technologies était insuffisante. Ceux-ci étaient apparemment en train de mûrir, et la succession était loin d’être claire.
Même si l’électronique ou les voyages dans l’espace offraient des voies vers un avenir industriel radieux, ces domaines semblaient être dominés par les États-Unis. Voyant une crise naissante, le mouvement vert, ou environnemental, a promu une technologie qui dépendrait des ressources renouvelables et de processus à faible consommation d’énergie qui produirait des produits biodégradables, recyclerait les déchets et résoudrait les problèmes de santé et de nutrition du monde.
En 1973, le gouvernement allemand, à la recherche d’une nouvelle politique industrielle plus « verte », a commandé un rapport intitulé Biotechnologie qui identifiait les façons dont le traitement biologique était essentiel aux développements technologiques modernes. Même si le rapport a été publié au moment où l’ADN recombinant (acide désoxyribonucléique) devenait possible, il ne faisait pas référence à cette nouvelle technique et se concentrait plutôt sur l’utilisation et la combinaison de technologies existantes pour fabriquer de nouveaux produits.
Néanmoins, la science jusque-là ésotérique de la biologie moléculaire progressait considérablement, bien que sa pratique au début des années 1970 fût assez éloignée du monde de la production industrielle. L’expression « génie génétique » est entrée dans le langage courant dans les années 1960 pour décrire la modification génétique humaine.
La médecine, cependant, a mis l’accent sur l’utilisation de protéines difficiles à extraire des personnes : l’insuline pour les diabétiques et l’interféron pour les personnes atteintes de cancer. Au début des années 1970, ce qui avait été de la science-fiction est devenu réalité avec l’intégration de la synthèse de l’ADN, des enzymes de restriction et des plasmides. En 1973, Stanley Cohen et Herbert Boyer ont réussi à transférer une section d’ADN d’une bactérie E. coli à une autre.
Quelques prophètes tels que Joshua Lederberg et Walter Gilbert ont fait valoir que les nouvelles techniques biologiques de l’ADN recombinant pourraient être idéales pour fabriquer des versions synthétiques de protéines coûteuses telles que l’insuline et l’interféron grâce à leur expression dans les cellules bactériennes.
De petites entreprises, telles que Cetus et Genentech en Californie et Biogen à Cambridge, dans le Massachusetts, ont été créées pour développer ces techniques. Dans de nombreux cas, les découvertes faites par de petites entreprises « boutiques » ont été développées pour le marché par de grandes organisations pharmaceutiques mieux établies.
De nombreux gouvernements ont été impressionnés par ces progrès de la génétique moléculaire, qui semblaient faire de la biotechnologie un pendant potentiel de la technologie de l’information dans une troisième révolution industrielle. Ceux-ci ont suscité l’espoir d’une production industrielle de protéines identiques à celles produites dans le corps humain qui pourraient être utilisées pour traiter les maladies génétiques.
Il y avait aussi l’espoir que des matériaux utiles à l’industrie tels que l’alcool, les plastiques (biopolymères) ou les fibres prêtes à l’emploi pourraient être fabriqués dans les plantes, et donc que les attraits d’une nouvelle ère agricole potentielle pourraient être aussi grands que les implications pour la médecine. À une époque où l’on s’inquiétait de la faiblesse des prix agricoles, de tels espoirs étaient doublement bienvenus. En effet, les avantages agricoles ont parfois éclipsé les implications médicales.
Mécanisme de transfert de l’enthousiasme
Le mécanisme de transfert de l’enthousiasme de l’ingénierie des fermenteurs à l’ingénierie des gènes était la Bourse de New York. À la fin des années 1970, de nouvelles lois fiscales ont encouragé des investisseurs américains déjà aventureux à investir dans de petites entreprises dont la valeur boursière pourrait croître plus rapidement que leurs bénéfices.
La société de courtage E. F. Hutton a vu le potentiel des nouvelles sociétés de biologie moléculaire telles que Biogen et Cetus. L’intérêt du marché boursier pour les entreprises promettant de créer de nouvelles entités biologiques a été stimulé par la décision de 1980 de la Cour suprême des États-Unis d’autoriser le brevetage d’un nouvel organisme. Le brevet a été accordé à la chercheuse d’Exxon Ananda Chakrabarty pour un organisme qui métabolise les déchets d’hydrocarbures.
Cet événement a signalé le potentiel commercial de la biotechnologie pour les entreprises et les gouvernements du monde entier. Au début des années 1980, l’espoir était répandu que la protéine interféron, fabriquée à partir d’un nouvel organisme, permettrait de guérir le cancer. Le développement de la technologie des anticorps monoclonaux, issue des travaux de Georges J. F. Kohler et de C’esar Milstein à Cambridge (co-récipiendaires avec Niels K. Jerne du prix Nobel de médecine en 1986) semblait offrir de nouvelles perspectives pour des attaques précises sur des cellules particulières.
La crainte de contrôles réglementaires excessifs a encouragé les chefs d’entreprise et les dirigeants scientifiques à exprimer des projections optimistes sur le potentiel de la biotechnologie. Les premiers jours de la biotechnologie ont été alimentés par l’espoir de produits médicaux et de produits pharmaceutiques de grande valeur.
Insuline humaine
L’insuline humaine et l’interféron ont été les premiers produits, et une deuxième génération comprenait l’agent anticoagulant sanguin tPA et l’érythropoïétine, un médicament antianémique. La biotechnologie a également été utilisée pour aider à identifier de nouveaux médicaments potentiels qui pourraient être fabriqués chimiquement ou synthétiquement.
Dans le même temps, les produits agricoles étaient également développés. Trois des premiers produits qui ont chacun soulevé des problèmes substantiels étaient des bactéries qui inhibaient la formation de givre sur les feuilles des fraisiers (bactéries ice-minus), des plantes génétiquement modifiées, y compris les tomates et le colza, et l’hormone somatrotropine bovine (BST) produite dans les bactéries génétiquement modifiées et administrée aux bovins aux États-Unis pour augmenter les rendements laitiers.
En 1999, la moitié du soja et un tiers du maïs cultivés aux États-Unis avaient été modifiés. Bien que la propagation mondiale de ces produits ait suscité les inquiétudes les plus connues à la fin du siècle, l’utilisation de la bactérie ice-minus – la première dissémination autorisée d’un organisme génétiquement modifié dans l’environnement – avait déjà suscité de l’anxiété aux États-Unis dans les années 1980.
En 1997, la brebis Dolly a été clonée à partir d’une mère adulte à l’institut de recherche agricole Roslin, près d’Édimbourg, en Écosse. Ce travail a été inspiré par la nécessité de trouver un moyen de reproduire des brebis modifiées pour exprimer des protéines humaines dans leur lait. Cependant, l’intérêt public n’était pas tant dans le clonage de moutons qui venait d’être réalisé que dans le clonage de personnes, ce qui n’était pas le cas. Comme au Moyen Âge, lorsque les créatures difformes étaient considérées comme des monstres et des présages de catastrophes naturelles, Dolly était également considérée comme un monstre et comme un présage du clonage humain.
Le nom de Frankenstein, tiré de l’histoire écrite par Mary Shelley au début du XIXe siècle et des films des années 1930, était à nouveau familier à la fin du XXe siècle. Shelley avait écrit dans l’ombre des théories de Stahl. L’attrait continu de ce livre incarne la continuité des peurs de la vie artificielle et de l’anxiété face à l’orgueil. À cela s’est rattaché un soupçon plus prosaïque de la fusion du commerce et de l’exploitation de la vie. Le débat sur la biotechnologie à la fin du XXe siècle était donc teinté par la question de savoir à qui l’on pouvait faire confiance en matière de garanties de bonnes intentions et de sécurité.