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L'exploitation des ressources marines comme base de biotechnologies en est encore à ses balbutiements. Pourtant, le milieu marin apparaît comme une réserve d'espèces variées d'un grand intérêt scientifique et technologique. « Parce qu'il constitue une réserve de biodiversité étonnante, nous avons de grandes chances d'y trouver des molécules aux propriétés chimiques et biologiques potentiellement intéressantes pour l'industrie », explique Pierre Blier, biologiste à l'université du Québec.
Selon un rapport de la Commission européenne, le marché des biotechnologies marines devrait atteindre 2,6 milliards d'euros en 2009 (hors Etats-Unis). Si certains pays sont plus en avance, notamment la Norvège, l'Australie, le Japon ou les Etats-Unis, d'autres se lancent dans la course, à l'instar des pays scandinaves, du Canada et de l'Angleterre.
La France n'est pas en reste. L'Ifremer, le CNRS, le Muséum d'histoire naturelle ainsi que plusieurs universités de Bretagne et de Provence-Alpes-Côte d'Azur concentrent l'essentiel des efforts. Elles sont partie prenante du pôle de compétitivité Mer, dont l'une des thématiques est la valorisation des produits maritimes. Récemment, Saint-Malo a également choisi de miser sur ce créneau avec la création d'une technopole en 2007.
« La diversité marine est à l'origine de nombreuses recherches menant à la découverte de nouveaux gènes, de produits naturels ou de procédés chimiques pour des secteurs de niches dans l'industrie, la santé, l'agriculture, l'environnement ou la nutrition », indique Yves Le Gal, correspondant du Muséum d'histoire naturelle à la station de biologie marine de Concarneau.
Des molécules à explorer
A ce jour, c'est toutefois dans les secteurs de la cosmétique et, surtout, de la pharmacologie que les avancées sont les plus importantes. « La plupart des découvertes sont liées à l'identification de métabolites secondaires, indique Jean-Michel Kornprobst, chercheur à l'Institut des substances et organismes de la mer. Ces molécules sont en réalité des vecteurs de communication chimiques synthétisés par les organismes marins, pour se défendre ou repérer leur proie, par exemple. Parce qu'elles font souvent partie de nouvelles classes de molécules, elles laissent espérer d'autres modes d'action. »
Plusieurs milliers de substances ont ainsi été répertoriées, et la moitié d'entre elles sont destinées au traitement du cancer. Mais certains composés sont également susceptibles d'être exploités comme antalgiques, anti-inflammatoires, anticoagulants et antibiotiques notamment. « Certains sucres dérivés d'invertébrés marins sont connus pour jouer un rôle dans certaines pathologies comme l'inflammation et l'infection », précise Charles Bavington, directeur de recherche chez Glycomar. Basée au Centre européen des biotechnologies marines, en Ecosse, cette jeune entreprise a conçu un anti-inflammatoire capable de bloquer l'adhésion des leucocytes sur les cellules endothéliales, aujourd'hui commercialisé par Verona Pharma Plc.
Une fois les molécules intéressantes identifiées, reste à trouver un moyen de les produire à l'échelle industrielle. Pour la plupart des organismes étudiés, la récolte en grande quantité est en effet impossible pour des raisons écologiques et économiques.
Optimiser la production
Une part importante de la recherche-développement est donc liée à l'optimisation des procédés de production. A commencer par la fermentation. « La plupart des composés issus des invertébrés marins sont synthétisés par des micro-organismes vivant en symbiose avec eux, rappelle Jean-Michel Kornsprobst. Bactéries, levures et champignons sont alors mis en culture pour récupérer les substances désirées. » Cette méthode a toutefois des limites, car, une fois isolés, certains de ces micro-organismes ne fonctionnent plus normalement.
Les molécules de la mer servent alors de modèles aux chimistes pour la création de molécules synthétiques, mais, là encore, cette approche reste très aléatoire, car dépendante de la complexité des structures rencontrées. Interviennent enfin les techniques de génie génétique, qui permettent de transférer le gène d'intérêt dans des bactéries pour produire la molécule bioactive.
Pour l'heure, c'est donc dans leur composante traditionnelle, la valorisation de la biomasse marine, que certains commencent à générer des profits et à créer des emplois. Et pour cause : les industries de la pêche cherchent un moyen de rentabiliser leurs déchets. Les sous-produits de la pêche, comme les arêtes, têtes, viscères ou carapaces, représentent plus de la moitié de la matière vivante tirée de l'océan. Soit plus de 100 millions de tonnes par an dans le monde.
Frilosité des investisseurs
Outre les traditionnelles farines et huiles de poisson, de nouvelles manières d'exploiter ces surplus sont apparues ces dernières années. « La valorisation des coproduits de la pêche constitue une approche d'un intérêt stratégique majeur pour réhabiliter ces biomasses, et notamment la fraction protéique », explique Jean-Pascal Berger, directeur de recherche à l'Ifremer et coordinateur du groupement de recherche « sustanaible exploitation of aquatic products ». Une de ces méthodes (hydrolyse enzymatique contrôlée) permet d'obtenir une fraction soluble qui peut se caractériser par de nouvelles propriétés fonctionnelles, nutritionnelles et biologiques. De tels ingrédients servent aussi bien dans l'alimentation animale et humaine que sur le marché des nutraceutiques(aliments à prétention thérapeutique).
« Hormis en Islande, ou dans des cas isolés comme Pharmamar, l'investissement en capital-risque reste encore frileux dans le domaine, estime toutefois Philippe Potin . C'est ce qui contraint certaines sociétés à parier sur des partenariats industriels et à générer des ressources rapidement pour financer leur propre recherche-développement. » Mais, pour Yves Le Gal, « après plus d'un quart de siècle d'efforts et de déceptions, les richesses des océans commencent seulement à être exploitées ».
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Des algues pour vacciner les plantes
A Saint-Malo, la société Goëmar développe un vaccin pour végétaux. Une alternative aux pesticides, qui assure la protection de la plante en toute innocuité pour l'environnement.
Le traitement développé par la société bretonne Goëmar repose sur une molécule extraite des algues brunes, la laminarine, qui augmente la résistance des plantes aux bactéries, virus et champignons.
L'ère de la vaccination des plantes est née. Implanté à Saint-Malo (Ille-et-Vilaine), Goëmar est à l'origine d'une nouvelle sub- stance d'origine marine, le Iodus 2, qui stimule les défenses immunitaires de la plante. Destinée aux agriculteurs, elle permet de réduire l'usage des produits classiques répandus pour détruire des organismes indésirables ou nuisibles, régulièrement mis en cause au regard de leur impact sur l'environnement. Un pas de plus vers une agriculture propre.
« La vaccination des plantes repose sur le même principe que celle des humains , explique Paul Héry, directeur marketing santé végétale chez Goëmar. Il s'agit de mettre l'organisme en contact avec une molécule capable de lui faire croire à une attaque extérieure, et ainsi d'activer ses défenses naturelles. » Dans le cas des végétaux, ces molécules nommées « éliciteurs » sont produites par des micro-organismes ou par la plante elle-même lorsqu'elle est agressée. La présence d'un éliciteur déclenche alors chez la plante toute une série de réactions cellulaires, avec notamment la production de molécules destinées à renforcer la résistance des parois, mais aussi d'antibiotiques végétaux tels que des phytoalexines ou des protéines de défense.
Algues brunes En collaboration avec divers laboratoires du CNRS et de l'Inra, Goëmar est parvenu à montrer que les algues brunes contenaient de tels éliciteurs. Le procédé développé par la société bretonne repose sur l'application externe d'une de ces molécules, la laminarine. La plante, ainsi vaccinée, se tient prête à riposter. « Parce qu'on lui donne l'avantage , elle devient capable de se protéger de façon significative aussi bien contre des bactéries ou des virus que contre des champignons », indique Paul Héry.
Première du genre, cette technique présente de nombreux avantages. Tout d'abord, la laminarine, qui n'est rien d'autre qu'une simple chaîne de glucose, est sans aucune toxicité, ni pour l'homme ni pour l'environnement. En outre, elle se pose en alternative à l'apparition de souches de pathogènes résistantes à certains pesticides. Enfin, étant donné que toutes les plantes adoptent le même système de défense, et ce quel que soit l'élément infectieux, son champ d'application est immense.
Une agriculture sans fongicide ni pesticide reste toutefois illusoire à l'heure actuelle. Sur les céréales, Iodus 2 n'est en effet capable de « tromper » la plante qu'une seule fois par cycle de développement, pour des raisons encore mal connues. Il vient donc en remplacement du premier traitement par pesticide.
Homologué pour certaines maladies dans le cas du blé et de l'orge, Iodus 2 a déjà été utilisé sur plus de 200.000 hectares de céréales en France. D'autres recherches sont menées sur des maladies dites sans solutions ou mal résolues, comme le botrytis dans le cas de la vigne ou le « feu bactérien » dans le cas des arbres fruitiers, marqués par l'interdiction de recourir aux antibiotiques. Au-delà des étapes réglementaires, qui nécessitent une autorisation par plante et par maladie, la principale difficulté tient aujourd'hui au décalage entre le discours pro-environnement et les prises de décision . « Les acteurs du marché en sont encore à évaluer les produits en termes de rapport coût/efficacité et ne développent que rarement l'analyse globale bénéfice-risque, constate Paul Héry . Ceux qui sont le plus sensibilisés, ce sont les agriculteurs. » |
L'Ifremer veut valoriser sa collection de micro-organismes de l'extrême
A partir de substances recueillies dans les profondeurs des océans, l'Ifremer cherche à isoler des molécules innovantes d'intérêt biotechnologique. Campagne d'exploration et de prélèvement dans des sources hydrothermales, par 3.000 mètres de profondeur. L'exploration des fonds marins par l'Ifremer pourrait bien déboucher sur la création d'une pépinière de molécules innovantes dans les secteurs de l'agroalimentaire, de la cosmétique, de l'environnement mais aussi de la santé. C'est en tout cas l'objectif du laboratoire de biotechnologie et molécules marines de l'Ifremer. Située à Brest et à Nantes, cette unité cherche à valoriser le potentiel biotechno- logique de bactéries issues de sources hydrothermales profondes. Un challenge fondé sur une simple hypothèse de départ : « A un environnement atypique, doivent nécessairement correspondre des écosystèmes originaux et des micro-organismes associés à de tels milieux, porteurs d'espoirs quant à la découverte de nouveaux composés, notamment bioactifs », explique Jean Guézennec, responsable de ce laboratoire.
Ces sites hydrothermaux sont caractérisés par des conditions de hautes pressions, de forts gradients de température (de 2 à 400°C), des teneurs élevées en éléments toxiques (métaux lourds, méthane, sulfures, etc.), l'absence totale de lumière et de faibles apports nutritionnels, provenant essentiellement des couches superficielles des océans. Or, selon les chercheurs, la survie des écosystèmes singuliers que l'on y trouve repose sur une microfaune bactérienne abondante.
Plus d'un millier d'échantillons
A la suite d'explorations menées ces dernières années entre 1.000 et 5.000 mètres de profondeur, l'Ifremer compte à ce jour plus de 1.300 isolats (échantillons) prélevés dans des conditions garantissant l'absence de contamination. Ils constituent la matière première des recherches engagées par le laboratoire. Sur la base d'un criblage partiel de cette collection, plus de 30 exopolysaccharides, des polymères d'origine bactérienne, ont ainsi été mis en évidence et caractérisés en vue d'applications dans différents domaines, notamment ceux de la santé, qu'il s'agisse de l'oncologie, du cardio-vasculaire ou de la régénération dermique. D'autres axes s'avèrent également prometteurs, comme la découverte de la synthèse de polyesters biodégradables (PHA) ou encore la production de métabolites secondaires bioactifs (molécules qui servent aux organismes à s'adapter à l'environnement). La majorité des souches étudiées à ce jour ont comme caractéristiques d'être mésophiles, c'est-à-dire qu'elles ont des températures de croissance comprises entre 15 °C et 50 °C, et de pouvoir se développer en conditions de laboratoire, « en adéquation avec les réalités industrielles de fermentation », insiste Jean Guézennec.
C'est à ce stade que le travail du laboratoire s'arrête. La valorisation de ces résultats passe ensuite par différents stades de développement, dans la majorité des cas dans le cadre d'accords industriels. Une structure d'interface, Seadev, implantée sur le technopôle de Brest, participe également à la valorisation de ces nouvelles molécules de l'extrême. L'Ifremer a déjà passé des contrats, aujourd'hui confidentiels, avec des industriels de la pharmacie et de la pétrochimie, pour la découverte de nouveaux médicaments ou la mise au point de bioplastiques.
CÉDRIC DUVAL
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Les biotechnologies misent sur les richesses de la mer