Biosourcer les molécules
C’est-à-dire produire des composés chimiques à partir de ressources biologiques renouvelables (comme des plantes, des micro-organismes ou des déchets organiques), présente plusieurs avantages pour le développement durable.
Voici pourquoi cette approche est bénéfique :
1. Réduction de la dépendance aux ressources fossiles Traditionnellement, de nombreuses molécules utilisées dans l’industrie chimique, pharmaceutique, ou énergétique sont dérivées du pétrole. En remplaçant les matières premières fossiles par des ressources biosourcées, on diminue la dépendance à des ressources limitées et non renouvelables.
2. Réduction des émissions de gaz à effet de serre Les procédés pétrochimiques sont souvent très polluants et émetteurs de gaz à effet de serre (GES). En revanche, les ressources biosourcées capturent le dioxyde de carbone (CO2) lors de leur croissance.
3. Biodégradabilité et moindre pollution Les molécules issues de ressources biosourcées ont souvent l’avantage d’être plus facilement biodégradables que leurs équivalents synthétiques. Cela réduit la pollution.
Depuis quelques années, une révolution est en marche : il devient possible de créer de l’ADN plus rapidement, de manière plus fiable, et en tant qu’alternative à la pétrochimie, de guider précisément les organismes vivants pour qu’ils synthétisent des molécules utiles. Dans le domaine de la biologie synthétique, en plus d’une multitude d’équipements expérimentaux, de nombreux outils logiciels permettent d’atteindre cet objectif.
Cependant, ces outils sont dispersés, difficiles à localiser, à installer et à rendre interopérables. De plus, les résultats peuvent varier selon l’ordinateur utilisé. Pour surmonter ces défis, une communauté a développé un entrepôt d’outils pour la biologie synthétique, l’ingénierie métabolique et la biotechnologie industrielle : Galaxy-SynBioCAD.
Qu’est-ce que la chimie biosourcée ?
Aujourd’hui, les chercheurs et les industriels utilisent plusieurs outils manuellement. Ils doivent reformater les données entre chaque analyse pour obtenir les résultats attendus. Ce travail laborieux peut être facilement simplifié grâce au système Galaxy. Pour produire un composé d’intérêt à partir d’un organisme vivant, l’équipe du Professeur Faulon et ses partenaires ont développé des outils dédiés.
Ils les ont intégrés dans des workflows Galaxy permettant de les utiliser via une interface en un clic. Le premier workflow, appelé Retrosynthesis, demande à l’utilisateur la structure moléculaire de la molécule qu’il souhaite produire et une description formalisée de l’organisme vivant utilisé pour la synthèse.
Les techniques de rétrosynthèse permettent d’identifier les voies métaboliques, à partir des métabolites natifs de l’hôte, qui permettent la bioproduction de la molécule souhaitée. Le second workflow, nommé Pathway Analysis, analyse les voies métaboliques identifiées par Retrosynthesis et détermine lesquelles sont les plus adaptées pour produire la molécule. Plusieurs critères sont pris en compte, comme la vitesse des réactions, la thermodynamique, ou encore la longueur de la voie métabolique.
Le troisième workflow, appelé Genetic Design, demande à l’utilisateur de choisir une voie métabolique, souvent la meilleure identifiée par Pathway Analysis. Il fournit ensuite des scripts Python qui permettent de piloter un robot pour automatiser la construction de plasmides, nécessaires à la production des enzymes pour la voie métabolique choisie.
Nous sommes clairement à un stade où l’ingénierie des voies métaboliques est presque entièrement gérée par des logiciels.
En connectant des outils logiciels et des robots via Galaxy-SynBioCAD, nous passons d’une époque comparable à MS-DOS à celle de Windows. La révolution de la biologie synthétique peut désormais suivre son cours, avec de nombreuses applications, de la pétrochimie à la médecine, en passant par les nanotechnologies.
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