Comprendre le code de la nature

L’innovation dans les biotechnologies nous a apporté la thérapie génique et les vaccins à ARN messager. Une nouvelle déferlante de découvertes alimentée par la technologie se profile à l’horizon.

Les biotechnologies s’inspirent des systèmes et des organismes vivants pour innover et mettre au point de nouveaux produits bénéfiques à la santé humaine et à la durabilité environnementale. De la thérapie génique aux protéines alternatives, une meilleure compréhension de la biologie et une capacité accrue à l’influencer sont essentielles pour résoudre les défis du 21e siècle. Une analyse d’articles universitaires et de brevets, menée par Economist Impact, révèle une croissance constante de l’innovation en biotechnologie depuis les années 1970, avec une accélération marquée autour de l’an 2000.

Bien que la tendance semble avoir quelque peu ralenti ces dernières années, les avancées informatiques réduisent les obstacles aux futures innovations, ce qui devrait provoquer un regain de la dynamique.

La double hélice

La fin des années 1960 a été une période faste pour ce champ de recherche après la découverte au milieu des années 1950 par Francis Crick et James Watson de la structure de l’ADN, ce qui a déclenché une augmentation des innovations liées au code fondamental de la biologie. Les principales avancées incluent l’émergence de la réaction en chaîne par polymérase (PCR), développée par Kary Mullis en 1985, qui permet la réplication continue d’une section d’ADN. Combinant la chaleur et les enzymes, la PCR permet de reproduire à l’infini des gènes et des fragments de gènes, ce qui s’est avéré utile dans des activités telles que l’identification de bactéries et de virus.Les années 1980 ont vu l’apparition de la terminologie liée à la thérapie génique, une hypothèse à l’époque, qui apportait l’espoir de réparer des gènes défectueux. Les gènes contiennent l’ADN qui contrôle la forme et les fonctions du corps. Ce domaine a mis des décennies pour atteindre sa maturité scientifique. De fait, la première génération de thérapies géniques ne fait que commencer aujourd’hui à faire son apparition sur le marché. Les années 1990 ont vu le rythme des biotechnologies agricoles s’emballer à mesure que les cultures résistantes aux nuisibles étaient homologuées et adoptées dans les réglementations. En réalité, les humains modifient génétiquement les organismes depuis plus de 30 000 ans, des chiens élevés pour leur docilité à la reproduction sélective des cultures pour augmenter le rendement, ce qui explique l’apparition de grains de maïs d’une taille inhabituelle, de têtes de brocoli géantes et de pommes sucrées et juteuses. Les années 1990 ont vu l’industrialisation de la biotechnologie agricole, y compris les avancées controversées dans la modification génétique et, au milieu des années 1990, le premier clonage complet d’un animal adulte, un mouton, avec Dolly.

Boom de l’an 2000

Selon notre modèle, les innovations du secteur ont connu leur plus belle embellie à l’aube du nouveau millénaire, lorsque les progrès rapides dans le séquençage des gènes réalisés dans le cadre du Human Genome Project (HGP), achevé en 2003, ont posé les bases d’une renaissance de la biotechnologie.Le HGP a cartographié et séquencé pour la première fois l’ADN humain. Ce faisant, il a révolutionné la microbiologie, la virologie, la biologie végétale et la recherche sur les maladies, et a établi des plateformes logicielles et de collaboration qui ont réduit le coût et la complexité du séquençage des gènes. Le coût de la «première ébauche» du génome humain était d’environ 300 millions de dollars1.

Aujourd’hui, des plateformes telles que 23andMe proposent à n’importe qui de faire un test ADN pour moins de 200 dollars. Une compréhension approfondie de la génétique humaine a des conséquences sur toutes les pathologies. La thérapie génique promet de corriger les erreurs génétiques qui provoquent des maladies graves et invalidantes telles que l’adrénoleucodystrophie (ALD) et l’amyotrophie spinale, qui sont généralement le résultat d’un petit nombre d’erreurs génétiques que l’on peut corriger. La méthodologie d’édition des gènes humains, CRISPR-Cas9, peut être utilisée pour la fibrose kystique, l’hémophilie et la drépanocytose ainsi que pour des pathologies plus complexes telles que le cancer. Notre modèle a révélé que CRISPR était le deuxième concept d’innovation le plus breveté de 2000 à nos jours.

Expansion fulgurante des biotechnologies

Un vent d’optimisme souffle pour l’avenir. Nous sommes peut-être à l’aube d’un nouveau chapitre dans l’innovation biotechnologique avec le mariage du calcul de haute performance et de l’intelligence artificielle (IA). DeepMind, une entreprise britannique spécialisée dans l’IA et détenue par la société mère de Google, Alphabet, a récemment signalé que sa plateforme AlphaFold pouvait prédire la structure des protéines. Pendant des décennies, le processus par lequel les protéines se transforment de chaînes de composés chimiques en structures tridimensionnelles est resté un mystère pour les scientifiques. Le modèle de DeepMind quant à lui est capable d’identifier la forme d’une protéine en quelques jours, plutôt qu’en quelques années, comme c’était le cas auparavant. Presque toutes les maladies peuvent bénéficier d’une meilleure compréhension des fonctions de ces éléments constitutifs de la vie. Arnaud de la Tour, cofondateur et vice-président de Hello Tomorrow, un réseau de technologies de pointe pour les investisseurs, les start-ups et les entreprises, estime qu’AlphaFold est une étape importante dans «la convergence de la biologie avec la robotique et l’intelligence artificielle». «Même si vous ne savez pas coder, vous avez les éléments pour mettre au point une application. La création d’une nouvelle souche de levure ou de bactéries sera à portée de tout le monde. C’est aussi un peu effrayant, il faut donc créer un cadre réglementaire», explique-t-il. Un deuxième changement important aujourd’hui, selon De la Tour, est la démocratisation de l’innovation biotechnologique, car les progrès en matière d’informatique, de logiciels et d’automatisation font tomber les barrières à l’entrée. Par exemple, l’entreprise parisienne DNA Script a inventé la première imprimante enzymatique d’ADN, qui permettra aux scientifiques de développer des molécules ou des brins d’ADN à la demande. À mesure que les biotechnologies passeront des soins de santé vers des domaines tels que les protéines et les vêtements alternatifs, ils attireront également davantage de start-ups et d’acteurs non traditionnels qui disposent rarement des capitaux et du temps pour soumettre leurs idées aux essais cliniques nécessaires en médecine humaine, explique-t-il. De la Tour fait le lien entre les innovations en matière d’infrastructures telles que DNA Script et le monde des logiciels. «Même si vous ne savez pas comment coder, vous avez les éléments pour mettre au point une application.» Il prédit que les biotechnologies prendront la même direction dans quelques années. «La création d’une nouvelle souche de levure ou de bactéries sera à portée de tout le monde. C’est aussi un peu effrayant, il faut donc créer un cadre réglementaire.»

Informations pour les investisseurs

  • Selon Vision Research, le marché mondial de la biotechnologie devrait plus que tripler d’ici 2030 pour atteindre 3 400 milliards de dollars US.
  • La demande de traitements inspirés par les biotechnologies devrait rester élevée, car moins de 5 % des maladies rares peuvent actuellement être soignées.
  • L’édition génique permet une recherche plus efficace, tandis que l’automatisation et l’IA aident à interpréter les données.
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