Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Qu'elles soient classiques (fermentation, génie enzymatique) ou de nouvelle génération (génie génétique, nanotechnologies, génomique, protéomique), les biotechnologies sont intégrées de plus en plus dans des procédés industriels de transformation de la matière ou de synthèse de nouveaux produits. Les micro-organismes regroupent virus, bactéries, protistes, algues et champignons microscopiques et représentent la biomasse la plus importante de la Terre. Cet article présente tout d’abord les grandes caractéristiques des micro-organismes et leur emploi dans le secteur des biotechnologies. Ensuite, sont abordés leurs différents domaines d'application que sont la santé, l'alimentation, l'agriculture et l'environnement.
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Be they traditional (fermentation, enzyme engineering) or of a new generation (genetic engineering, nanotechnologies, genomics, proteomics) biotechnologies are being increasingly integrated into the industrial processes of matter transformation or the synthesis of new products. The microorganisms regroup viruses, bacteria, protists, algae and fungi and represent the most important biomass of Earth. This article starts by presenting the main characteristics of microorganisms and their usage in the biotechnology sector. It then addresses their various fields of application, namely the health, food, agriculture and environment sectors.
Auteur(s)
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Catherine FOUCAUD-SCHEUNEMANN : Chargé de recherche INRA, Département Microbiologie et chaîne alimentaire Centre de recherche de Versailles-Grignon
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Sandra HELINCK : Maître de conférences à AgroParisTech
INTRODUCTION
Sous le terme générique micro-organismes, sont regroupés des êtres vivants microscopiques et ubiquitaires qui représentent la biomasse la plus importante de la Terre. On considère qu'ils sont apparus il y a environ 3,8 milliards d'années et leur mise en évidence, qui a bénéficié des progrès de l'optique, remonte au XVIIe siècle.
Ils sont avant tout indispensables à l'équilibre de la biosphère en participant aux cycles élémentaires de la nature, mais peuvent s'avérer néfastes. Ils sont également largement utilisés pour la production de biens ou de services dans le contexte des biotechnologies.
C'est avec la production d'aliments fermentés que l'utilisation empirique de micro-organismes pour la conservation des aliments annonce la naissance des biotechnologies dès le néolithique. Depuis, tant les progrès de la microbiologie initiés au XIXe siècle par Louis Pasteur en France, que les avancées majeures en génétique et autres domaines de la biologie ont participé à l'émergence et au développement des biotechnologies modernes. Aujourd'hui, si la question de la définition des biotechnologies reste ouverte, ce terme désigne des technologies exploitant des processus cellulaires ou moléculaires grâce au génie génétique.
Au-delà, les biotechnologies, qu'elles soient classiques (fermentation, génie enzymatique, sélection de souches...) ou de nouvelle génération (génie génétique, nanotechnologies, génomique, protéomique) s'intègrent de plus en plus dans des procédés industriels de transformation de la matière, de synthèse et de contrôle de nouveaux produits.
C'est dans ce contexte que cet article propose un panorama synthétique de l'emploi des micro-organismes dans le secteur des biotechnologies. Après avoir présenté les grandes caractéristiques des micro-organismes et des biotechnologies en nous intéressant à mettre en exergue des points de réflexion ou de recherches complémentaires pour le lecteur, nous aborderons les biotechnologies dans leurs domaines d'application que sont la santé, l'alimentation, l'agriculture et l'environnement avant de conclure en ouvrant le débat.
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Caractéristiques générales des micro-organismes4. Perspectives et conclusions
Qu'elles soient traditionnelles et concernent les aliments fermentés ou modernes avec l'avènement du génie génétique, les biotechnologies prennent une part importante dans nos sociétés. Si, dès 1900, les progrès de la biologie ont permis d'améliorer les techniques et leur ont donné une très grande efficacité, il faut attendre 1970, date à laquelle l'essor de la biologie moléculaire a révolutionné les biotechnologies. Depuis, elles occupent les domaines de la santé et de l'alimentation sans négliger les secteurs de l'agriculture et de l'environnement.
La maîtrise des techniques de cultures de cellules alliée au génie génétique et à l'informatique ont permis aux biotechnologies d'atteindre ensuite une dimension industrielle dont les processus se caractérisent par une production en masse de produits d'une qualité constante. Aujourd'hui, l'industrie biotechnologique comprend trois secteurs principaux : la biotechnologie verte concerne les produits agroalimentaires, la biotechnologie rouge élabore et produit des médicaments, et la biotechnologie blanche consiste en l'emploi de systèmes biologiques pour la fabrication, la transformation ou la dégradation de molécules grâce à des procédés enzymatiques ou de fermentation.
Actuellement, si la science sait cultiver environ 3 000 espèces de bactéries sur des milieux de culture de laboratoire, la vaste majorité des micro-organismes, peut-être 99 %, nous sont inconnus. Si les méthodes conventionnelles de culture ne nous permettent pas d'appréhender cette diversité, la métagénomique semble pouvoir nous permettre d'accéder à ces informations Les micro-organismes au cœur des biotechnologies[91].
Un important réservoir de diversité génétique et métabolique utile à l'homme réside au sein d'écosystèmes complexes (sol, tube digestif, eau de mer...) ou d'environnements extrêmes ou d'organismes jusqu'alors difficiles à étudier faute d'outils moléculaires performants comme pour les protozoaires voire dans les génomes des micro-organismes déjà isolés et caractérisés [92]...
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Perspectives et conclusions
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