Chimie et biologie de synthèse , livre ebook

Chimie et biologie de synthèse
Il se passe en biologie de synthèse ce
qui s’est passé en chimie aux siècles
précédents. La connaissance des Chimie etChimie et éléments chimiques, de la natur
réactions et des liaisons chimiques a
conduit à l’explosion d’une industrie biologie de synthèse
chimique qui a bouleversé nos vies biologie de synthèse
quotidiennes.
Aujourd’hui la connaissance du Les applications
génome d’un organisme et la capacité
de le modifer profondément ou même Les applications
d’insérer des gènes qui n’existent pas
dans la nature (ingénierie du génome) Mouad Alami
permettent le contrôle de fonctions biologiques complexes de cet organisme vivant. Paola Arimondo
La biologie de synthèse sait ainsi amener les organismes simples (bactéries, levures) à « faire
David Bikardle travail » qu’on souhaite, comme produire un médicament ou réaliser des réactions chimiques
autrement inatteignables. Elle donne ainsi progressivement naissance à une toute nouvelle Patrick Couvreur
branche industrielle capable de bouleverser tant la gestion de la santé (médicaments, diagnos- Marc Delcourt
tics) que celle de l’environnement (gestion des ressources ou gestion des déchets organiques).
Clément de ObaldiaDes chercheurs et des industriels viennent ici expliquer d’une manière compréhensible,
Jean-Loup Faulonappuyée sur des exemples, leurs recherches et leurs réalisations. Les perspectives de la
biologie de synthèse – si impressionnantes qu’on la qualife souvent de créatrice de nouveaux Niko Hildebrandt
organismes vivants parce qu’elle crée de nouveaux génomes donc de nouvelles machineries François Képès
enzymatiques – apparaissent dans un contexte concret.
Philippe Lavalle
Alain Marty
Gilles Ravot
Roberto Spagnoli
Hervé Watier
Coordonné par
Minh-Thu Dinh-Audouin
Danièle Olivier
Paul Rigny
www.edpsciences.orgChimie et
biologie de synthèse
Les applications
Cet ouvrage est issu du colloque « Chimie et biologie de synthèse : les applications »,
qui s’est déroulé le 14 février 2018 à la Maison de la Chimie.« COLLECTION CHIMIE ET ... »
Collection dirigée par Bernard Bigot
Président de la Fondation internationale de la Maison de la Chimie
Chimie et
biologie de synthèse
Les applications
Mouad Alami, Paola Arimondo, David Bikard, Patrick Couvreur, Marc Delcourt,
Clément de Obaldia, Jean-Loup Faulon, Niko Hildebrandt, François Képès,
Philippe Lavalle, Alain Marty, Gilles Ravot, Roberto Spagnoli et Hervé Watier.
Coordonné par Minh-Thu Dinh-Audouin,
Danièle Olivier et Paul Rigny
Conception de la maquette intérieure et de la couverture :
Pascal Ferrari et Minh-Thu Dinh-Audouin
Crédits couverture : © fusebulb, © Gorodenkoff, © Kateryna_Kon,
© MG, © natali_mis, © Vlastimil Šesták
Iconographie : Minh-Thu Dinh-Audouin
Mise en pages et couverture : Patrick Leleux PAO (Caen)
Imprimé en France
ISBN (papier) : 978-2-7598-2315-4
ISBN (ebook) : 978-2-7598-2316-1
Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous
procédés, réservés pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux
termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part, que les « copies ou
reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non
destinées à une utilisation collective », et d’autre part, que les analyses et les
courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toute
représentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de
erses ayants droit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 de l’article 40). Cette
r eprésentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit,
constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants
du code pénal.
© EDP Sciences 2019
EDP Sciences
17, avenue du Hoggar, P.A. de Courtabœuf, BP 112
91944 Les Ulis Cedex A, FranceOnt contribué à la rédaction
de cet ouvrage :
Mouad Alami Marc Delcourt Joan Leclerc
Directeur de recherche Directeur Général Chargé de mission Diffusion
au CNRS et co-fondateur de la Culture Scientifque
Université Paris-Sud, Faculté Global Bioenergies et Technique du programme
de Pharmacie de Châtenay ARD2020 Biomédicaments
Clément de Obaldia Groupe IMT, ToursMalabry
PrésidentUMR CNRS BioCIS 8076
Jérôme Le NôtreINOVACTIS (Genopole)Équipe Conception et Synthèse
Responsable Recherche
de Molécules d’Intérêt
Jean-Loup Faulon et Développement
Thérapeutique (CoSMIT)
Directeur de Recherche PIVERT
Équipe Labellisée Ligue Contre
Micalis (INRA/AgroParisTech)
le Cancer Alain Marty
Professeur
Directeur Scientifque
School of Chemistry (University Paola Arimondo Carbios
of Manchester, Royaume-Unis)Directrice de recherche
Gilles Ravotau CNRS
Niko Hildebrandt Directeur GénéralLaboratoire EpiChBio (Institut
Professeur PIVERTPasteur)
Institut de Biologie Intégrative
Roberto Spagnolide la CelluleDavid Bikard
Ancien Directeur Département Université Paris-Sud-CNRS-Directeur
Biotechnologie FranceCEALaboratoire de Biologie
Hoechst Marion Roussel
de Synthèse (Institut Pasteur)
François Képès (aujourd’hui Sanof)
ProfesseurAlexandre Bradier
Hervé Watier
Co-fondateur de SynovanceÉtudiant en pharmacie
Professeur des
UniversitésAcadémie des TechnologiesCHU de Tours et LabEx
Praticien Hospitalier
MAbImprove
en ImmunologieMélusine Larivière
Coordinateur du LabEx Guillaume Brachet Animatrice scientifque
MAbImprove et du programme Assistant Hospitalier du LabEx MAbImprove
ARD2020 BiomédicamentsUniversitaire Université de Tours
Faculté de Médecine et CHU Faculté de Médecine et CHU
Philippe Lavalle de Toursde Tours, LabEx MAbImprove
Directeur de recherche
Patrick Couvreur Institut national de la santé
Professeur et de la recherche médicale
Institut Galien Paris-Sud (INSERM) Équipe éditoriale :
Académie des sciences, Université de Strasbourg. Minh-Thu Dinh-Audouin,
des technologies, de médecine Unité UMR 1121 « Biomatériaux Danièle Olivier
et de pharmacie et Bioingénierie » et Paul RignySommaire
Avant-propos : par Danièle Olivier
et Paul Rigny ...................................................... 9
Préface : par Bernard Bigot .............................. 13
Partie 1 : Biologie de synthèse,
un nouveau domaine en pleine expansion
Chapitre 1 : La saga de l’hydrocortisone
par Roberto Spagnoli ........................................ 17
Chapitre 2 : De la chimie de synthèse
à la biologie de synthèse
par François Képès ........................................... 41
Chapitre 3 : De la biologie de synthèse
aux biomédicaments
par Alexandre Bradier, Joan Leclerc,
Mélusine Larivière, Guillaume Brachet
et Hervé Watier ................................................. 57
Chapitre 4 : Nanomédicaments pour
le traitement du cancer et des maladies
du système nerveux
par Patrick Couvreur ........................................ 67
Partie 2 : Les applications actuelles
de la biologie de synthèse
Chapitre 5 : Bioraffnerie et biologie de synthèse
par Gilles Ravot et Jérôme Le Nôtre ................ 95
Chapitre 6 : Des carbohydrates
aux hydrocarbures
par Marc Delcourt ............................................. 109
Chapitre 7 : Le mariage réussi du plastique
et des enzymes
7par Alain Marty .................................................. 121Chapitre 8 : Biologie de synthèse : une
nouvelle voie pour le traitement du cancer
par Clément de Obaldia .................................... 131
Partie 3 : Nouveaux outils pour l’ingénierie
thérapeutique
Chapitre 9 : Étudier et combattre
les bactéries pathogènes : les outils CRISPR
d’après la conférence de David Bikard ............. 143
Chapitre 10 : Les nouveaux revêtements
antimicrobiens pour les dispositifs pour
les dispositifs médicaux : des stratégies
contre les maladies nosocomiales
par Philippe Lavalle .......................................... 159
Chapitre 11 : La rétrosynthèse en biologie :
production de molécules bioactives
et dispositifs pour le diagnostic
par Jean-Loup Faulon ....................................... 177
Partie 4 : Santé : médicaments
et diagnostics
Chapitre 12 : Diagnostic médical à l’échelle
nanométrique : détection des biomarqueurs
des maladies par des technologies
de fl uorescence
par Niko Hildebrandt ........................................ 201
Chapitre 13 : Des outils chimiques
pour reprogrammer les cellules tumorales
par Paola Arimondo .......................................... 217
Chapitre 14 : De nouvelles perspectives
en thérapie antivasculaire : pourquoi faire
compliqué quand on peut faire simple ?
par Mouad Alami ............................................... 233
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Chimie et biologie de synthèse
Avantpropos
La Fondation de la Maison Le concept de « biologie de
synthèse » est relativement de la Chimie s’attache à faire
récent, apparu peu après le prendre conscience à tous que
formidable succès qu’a consti-les sciences de la chimie, dans
tué le décryptage du génome l’industrie, dans la recherche
autour des années 2000, scientifique et dans le
déveainsi que le développement loppement, sont essentielles
technique des capacités de à nos vies quotidiennes. Elle
séquençage des génomes des se penche ainsi sur la réalité
êtres vivants. Des perspec-de ce qui nous entoure : les
tives « infinies » ont alors été objets quotidiens, les
vêteévoquées vers la compréhen-ments, nos habitations, nos
sion détaillée, au niveau molé-loisirs, nos médicaments, etc.
culaire, des mécanismes du Certains de ces objets et de
vivant et, bien naturellement,
ces usages sont, pourrait-on
vers des applications
ambidire, « vieux comme le monde »,
tieuses de tous ordres
semmais aujourd’hui, tous, sans
blant souvent empruntées à
exception, sont marqués par
la science-fiction.
les progrès de la recherche
Les premières conséquences dans les laboratoires publics
des recherches ne se sont pas et industriels, et souvent dans
fait attendre et continuent à le cadre d’un partenariat étroit
ravir et à surprendre le monde entre les deux.
scientifique, industriel et