Dans la chimie verte, la notion de « génétiquement modifié » est sensible. Et engendre parfois de l’incompréhension. Pourtant, « les biotechnologies industrielles ne concernent pas les matières OGM », assène Olivier Rolland, le directeur exécutif du Toulouse white biotechnology (TWB), consortium public-privé implanté dans la Ville rose (Haute-Garonne).
« Certaines chaînes de valeur utilisent des micro-organismes OGM, mais en milieu confiné, précise-t-il. Il s’agit de catalyseurs réglementés et sécurisés, pas de culture OGM avec ce risque de dissémination. Ces micro-organismes servent à produire des molécules qui, elles, ne contiennent pas de matériel génétique modifié. » En réalité, seule l’utilisation d’une matière première OGM, comme cela peut se faire en Amérique du Nord, entraîne une qualification OGM sur le produit final.
« Vieilles comme le monde », car le vin ou le fromage résultent eux aussi de l’utilisation du vivant, les biotechnologies industrielles ont connu un essor considérable ces vingt dernières années, note Olivier Rolland. « La révolution de la biologie synthétique a apporté la capacité d’aller modifier le génome d’un micro-organisme pour lui conférer de nouvelles propriétés et améliorer certaines de ses performances. »
Des voies métaboliques et enzymatiques inédites
Les outils génomiques permettent de progresser rapidement et de caractériser spécifiquement les capacités des micro-organismes.
— Morgane Comby, directrice R&D de Greencell
Avec l’aide de la génétique et de la génomique, une flopée de start-up, notamment en France, ont mis au point des voies métaboliques et enzymatiques inédites pour utiliser de la biomasse, en particulier des coproduits non valorisés. Objectif, synthétiser des molécules alternatives à celles de la chimie industrielle, jusqu’alors impossibles à obtenir sans une origine pétrochimique. Et s’affranchir ainsi de ressources fossiles pour s’appuyer sur des matières renouvelables.
Mais tous les acteurs n’ont pas opté pour les manipulations génétiques de micro-organismes – grande famille qui réunit bactéries, champignons et microalgues. Certains se sont emparés des outils de génétique et de génomique, associés à de la bio-informatique, uniquement à des fins de recherche. À l’image du groupe auvergnat Greentech avec ses filiales Greensea, dédiée aux microalgues et forte de plus de 200 souches caractérisées, et Greencell (ex-Biovitis), spécialisée dans les micro-organismes. La directrice R & D de cette dernière, Morgane Comby, témoigne : « Les outils génomiques permettent de progresser rapidement et de caractériser spécifiquement les capacités des micro-organismes. » Une connaissance cruciale pour Greencell qui dispose d’une collection de plus de 600 souches, afin de choisir les bons micro-organismes en fonction des applications visées et des besoins de synthèse de molécules d’intérêt.
Une enzyme dévoreuse de plastique
Notre difficulté n’est pas de modifier le génome, mais d’intégrer une voie métabolique complète avec plusieurs enzymes détournées de leur activité d’origine, pour que le sucre soit canalisé vers la production d’isobutène.
— Marc Delcourt, PDG de Global Bioenergies
D’autres sont allés plus loin. Metabolic Explorer transforme génétiquement des bactéries pour synthétiser, par fermentation et avec des matières non OGM, des molécules qui se substituent à des voies pétrochimiques. Global Bioenergies se concentre sur la bactérie Escherichia coli pour la production d’isobutène, l’une des briques élémentaires de la pétrochime. « Manipuler des bactéries ne présente pas de difficulté particulière. Ajouter ou enlever des gènes, c’est commun depuis une vingtaine d’années maintenant, estime Marc Delcourt, son cofondateur et PDG. Notre difficulté n’est pas de modifier le génome, mais d’intégrer une voie métabolique complète avec plusieurs enzymes détournées de leur activité d’origine, pour que le sucre soit canalisé vers la production d’isobutène. Notre spécificité ne provient donc pas de la technique d’insertion des gènes, mais de la façon dont on utilise cette technique pour intégrer des gènes avec une combinaison particulière. »
Le groupe Carbios, spécialiste de l’ingénierie enzymatique, est quant à lui positionné dans le biorecyclage de plastiques pour les dépolymériser, et la biodégradation, en incorporant des enzymes dans la matrice plastique. Cette activité est en phase d’industrialisation via la coentreprise Carbiolice menée avec Limagrain. Alain Marty, le directeur scientifique de Carbios, évoque un métier de serrurier : « Le plastique est la clé, et l’enzyme, la serrure. Une chaîne de plastique va se loger dans la serrure et va être coupée pour libérer les monomères, les briques de base du plastique. » Or la nature « n’a pas créé d’enzymes spécifiques pour dégrader le plastique. En d’autres termes, la serrure ne fonctionne pas très bien, et notre métier est de l’optimiser pour que le ciseau moléculaire qu’est l’enzyme devienne très performant pour dépolymériser le plastique », raconte-t-il. Des milliers d’enzymes ont ainsi été sélectionnées. Charge à lui de trouver celles qui dégradent le polyéthylène téréphtalate (PET) et l’acide polylactique (PLA), et qui dégraderont demain le polyamide ou le polyéthylène.
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Des combinaisons à l’infini
Pour les biotechnologies industrielles, il y a un équilibre à trouver entre la performance recherchée, l’impact environnemental et le coût.
— Olivier Rolland, directeur exécutif du Toulouse white biotechnology
Au départ, le principal marché visé par la chimie verte était celui des biocarburants. Un marché idéal car mondial, gigantesque et répondant bien au problème des émissions de carbone. Sauf qu’avec l’effondrement du prix du baril de pétrole en 2008, le secteur a connu un vrai coup de frein, ne pouvant plus s’aligner sur les coûts. « Pour les biotechnologies industrielles, il y a un équilibre à trouver entre trois critères clés : la performance recherchée, l’impact environnemental, et le coût », admet Olivier Rolland. Le coût est évidemment central, car la biotechnologie coûte cher, surtout quand les acteurs n’ont pas atteint des échelles industrielles suffisantes. Un marché s’est toutefois révélé : la cosmétique, grâce à l’immense tendance de naturalité, aux réglementations toujours plus strictes, et aux produits qui se paient au prix fort. Au point même que Global Bioenergies lancera cette année sa propre gamme de maquillage biosourcé.
D’autres marchés s’ouvrent. L’agronomie, pour les besoins d’intrants naturels et de biocontrôle, l’agroalimentaire, pour des ingrédients plus nutritifs ou vegan, ou encore les plastiques et le recyclage. De plus, le réservoir quasi infini des micro-organismes, des combinaisons, et le développement toujours plus rapide de la génétique font entrevoir toujours plus d’innovations de rupture. Marie-Gabrielle Jouan, la PDG de l’entreprise iséroise BGene, spécialiste de l’ingénierie métabolique et génétique de souches de bioproduction, estime « que l’on ne pourra pas tout refaire, comme les silicones par exemple, car cette liaison chimique n’existe pas dans la nature. Mais il y a des possibilités dans une multitude de domaines : peintures, colorants, biocarburants, médicaments… Rien n’est impossible ».
