Biotechnologie Verte

Biotechnologie Verte

Par : Pr. KACEM Mourad Une priorité scientifique affirmée pour le Laboratoire

LP2VM-USTO-Oran

Laboratoire des Productions, Valorisations Végétales et Microbiennes (LP2VM),

Département de biotechnologie, Faculté des sciences, Université des Sciences et de la

Technologie d’Oran Mohamed Boudiaf Pr. KACEM Mourad was born in Sétif, Algeria, in 1964. He received the B.S. (in 1984), D.E.S. (in 1988), M.S. (in

1993), and Doctorat és Sciences (in 2003). He received the Professor Grad (in 2010). His degrees are in molecular

biology and genetics from Oran University. He is currently with the Biotechnology Department, Faculty of Sciences,

University of Sciences and Technology, Oran, Algeria, where he also occupies a position in several projects in the

Laboratory of Microbiology and Biotechnology. His research fields are on Microorganisms of environnement

(Lactic acid bacteria, Rhizobia and Pseudomonas bacteria, metabolites, antibiotics, and bacteriocin production). He

has presented more than 100 papers in national and international journals and conferences.

Pôles d’intérêt : Environnement et Biodiversité, Génétique et Biologie

Moléculaire des procaryotes, Bactéries à Intérêts Agro-alimentaires et industriels, Probiotiques, Fermentation, Collection de souches bactériennes autochtones, Lutte biologiques, Rhizobiologie

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Devant les innombrables applications des biotechnologies, la profession a senti le besoin de clarifier et classifier les domaines d’utilisation. Plutôt connues dans le grand public par leur usage controversé dans l’industrie agro-alimentaire (les bactéries), il était important de ne pas mettre dans le même sac toutes les déclinaisons de ce mariage entre sciences du vivant et… toutes les autres sciences et technologies. C’est ainsi que sont nées les grandes branches des biotechnologies, baptisées par des noms de couleurs : biotechnologie verte, biotechnologie rouge, biotechnologie blanche, biotechnologie jaune et biotechnologie bleue.

Les biotechnologies vertes concernent l’agro-alimentaire et regroupent une série de technologies utilisant l’organisme des plantes et leurs cellules pour produire et transformer des produits alimentaires, des biomatériaux et de l’énergie. Les biotechnologies vertes ou biotechnologies végétales, comprennent les nouvelles techniques de la biologie moléculaire et ses applications génétiques. Elles couvrent diverses technologies telles que la manipulation et le transfert de gènes, le typage de l’ADN et le clonage de gènes végétaux et animaux. Les biotechnologies vertes s’appliquent aux domaines de l’agriculture et de l’agroalimentaire.

Les avantages sont l’amélioration d’espèces végétales d’intérêt économique, l’amélioration de la productivité de l’agriculture et la fabrication de nouveaux produits par les plantes, comme par exemple des molécules thérapeutiques ou des sources renouvelables d’énergie. L’ingénierie génétique végétale peut entre autres procurer aux plantes des propriétés de résistance à la sécheresse, aux pesticides, aux herbicides ou à des insectes nuisibles et améliorer leur système racinaire. Les organismes génétiquement modifiés (OGM) sont devenus le point de mire d’un débat social, politique et scientifique qui entraîne de nombreuses interrogations : avec leur résistance accrue aux maladies et aux stress environnementaux, les OGM vont-ils perturber l’écosystème ? Leur contact sera-t-il bénin ou polluant? La biodiversité sera-t-elle mise en péril et les variétés traditionnelles seront-elles supplantées par les variétés génétiquement modifiées ?

Les biotechnologies rouges touchent le domaine de la santé, en particulier l’industrie pharmaceutique dont une grande partie de la recherche actuelle repose sur les biotechnologies

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Les biotechnologies blanches regroupent les applications industrielles, par l’emploi de systèmes biologiques comme alternative aux procédés chimiques classiques. Les premières utilisations sont dans les secteurs des polymères, des carburants, des dissolvants, de la construction, du textile, et de tous les produits à dominante chimique.

Les biotechnologies jaunes rassemblent toutes les biotechnologies se rapportant à la protection de l’environnement et au traitement ou à l’élimination des pollutions.

Les biotechnologies bleues développent des produits en liaison avec la biodiversité marine : santé, cosmétique, aquaculture, agro-alimentaire.

Biotechnologies grises : Applications pour la protection de l’environnement et le diagnostic environnemental.

Notons que faire partie d’une couleur ne disqualifie pas d’être d’un vert très à la mode : on parlera de « procédés verts pour biotechnologie bleue ».

Ces appellations colorées sont une initiative européenne, alors que le reste du monde leur préfère encore des appellations plus explicites : healthcare biotech, agrifood, biotech, industrial biotech…

Les biotechnologies vertes reposent sur un vaste ensemble de techniques de recherche en biologie végétale, techniques de culture in vitro ou techniques moléculaires telles que mutation, transgénèse, etc., dont ce dossier donne un panorama, illustré par des résultats de recherche récents obtenus aux Laboratoire LP2VM.

Les biotechnologies vertes permettent d’ouvrir des pistes pour relever les défis posés à l’agriculture : assurer la production alimentaire et énergétique tout en préservant l’environnement. L’amélioration et la santé des plantes, la production de biomatériaux et de biocarburants sont autant de secteurs que les innovations biotechnologiques peuvent contribuer à développer.

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L’émergence d’innovations biotechnologiques dépend étroitement de la progression des connaissances sur le fonctionnement du génome et des plantes. D’où un investissement massif en génomique, pour séquencer les gènes et connaître leurs fonctions, et l’utilisation quotidienne dans les laboratoires des techniques moléculaires telles que : marquage moléculaire, cartographie, clonage et séquençage de gènes, transgénèse, etc.

La politique scientifique en matière de biotechnologies végétales adoptée par le Conseil du laboratoire LP2VM affirme l’investissement dans toutes les dimensions de ce champ de recherche. L' LP2VM s’engage en outre à développer des innovations d’intérêt collectif, à en étudier les impacts, et à constituer des ressources publiques et accessibles : collections de bactéries autochtones, de ressources génétiques, mais aussi plateformes technologiques et politique de brevets évitant les monopoles.

L’ LP2VM coordonne avec un partenariat professionnel élargi à des opérateurs économiques privés souscrivant au principe comme mode de propriété intellectuelle sur les obtentions végétales.

De plus, l’ LP2VM a obtenu un bon taux de réussite dans le domaine des biotechnologies vertes lors des deux vagues des investissements d’avenir, les deux autres axes prioritaires pour cet appel d’offres ayant été les biotechnologies blanches et l’environnement.

Au cours de ces dernières années, l’Algérie s’est résolument engagée dans un programme ambitieux de mise à niveau de son économie, plus particulièrement dans les perspectives de l’horizon 2014. Il est évident que tous les acteurs socio-économiques sont directement concernés par ce programme de mise à niveau et de valorisation des ressources et des compétences, compte tenu des échéances internationales.

L’Université est ainsi directement engagée pour apporter ses contributions et accompagner cet objectif à travers la réforme de l’enseignement supérieur et la recherche scientifique.

De nombreuses journées d’étude et de multiples manifestations

scientifiques de haut niveau ont été organisées pour relever le défi de cette mise à niveau. L’alimentation, l’environnement et l’agriculture sont les trois grands

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domaines d’investigation de ces manifestations scientifiques. Le choix de ces thèmes traduit profondément une conviction de plus en plus affirmée pour un développement durable, c’est-à-dire, un développement qui, à la fois, contribue à l'équité sociale, utilise de manière efficace et rentable les milieux et les ressources biologiques et assure leur préservation à long terme.

Dans ce contexte, des messages forts ont été émis invitant la

communauté scientifique algérienne à innover, à renouveler, à évaluer et à renforcer son organisation et ses structures pour faire de son partenariat avec le monde socio-économique un facteur essentiel de développement et un puissant stimulant pour promouvoir la qualité, la créativité et la compétitivité.

Le patrimoine naturel de l’Algérie offre une richesse incommensurable. Du climat méditerranéen du nord, au Sahara du sud, la steppe, les zones humides, les forêts, le littoral, …recèlent une grande diversité d’espèces végétales, animales et microbiennes toutes propices au développement d’ingrédients nouveaux et prometteurs. Cette biodiversité constitue une des bases du développement durable. En matière de microbiologie, et dans le cadre des programmes de recherches (Laboratoires, CNPRU, PNR,…), des chercheurs algériens de disciplines très variées consacrent leurs efforts à l’isolement et l’étude des microorganismes autochtones d’intérêt biotechnologiques représentant une importante ressource génétique. Ces microflores d’intérêt technologique (bactéries, champignons, ..) présentent une diversité tant au niveau des espèces qu’au niveau des souches ont également un rôle essentiel comme outil de recherche pour les scientifiques.

Or jusque là, malgré l’intérêt des ces ressources biologiques, l’Université algérienne est restée limitée et peu efficace vis-à-vis de la préservation de ces ressources biologiques. Les microorganismes d’intérêt dans lesquelles l’étudiant en graduation et poste graduant, l’enseignant chercheur, l’ingénieur, et l’industriel peuvent trouver des souches aux propriétés originales, sont indisponibles et presque inexistants pour l’avenir de l’industrie algérienne, notamment pour le développement de nouveaux produits.

Malheureusement, les souches de microorganismes qui ont été isolées et caractérisées dans le cadre de projets de recherches et de préparation de thèses n’ont pas été conservées dans des collections. Dans ce domaine il existe très peu de souches bactériennes dans quelques laboratoires. Des thèses d’Etat et des publications nationales et internationales de chercheurs algériens ont fait

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état de nombreuses souches et isolats. Ces isolats sont partiellement caractérisés et non exploités dans les différents domaines de microbiologie agro-alimentaire et industriels.

Cette problématique est assez souvent soulevée dans les discours, les débats et les synthèses finales de nombreuses manifestations nationales. Même si certaines difficultés ont actuellement trouvé leurs solutions dans le cadre de la réforme de l’enseignement supérieur, notamment celles ayant un caractère administratif, on note de manière générale :

L’objectif de notre contribution est la constitution des collections de souches (souchiers Algérien) à intérêts agroindustriels. Il s’agit de : - créer des banques de souches (souchethèques) nationales, spécialisées dans différents domaines agro alimentaire et industriels par exemple la transformation des produits végétaux et animaux (ensilage, olives, laits et d’autres produits alimentaires). - mettre en claire la biodiversité microbienne nationale dans le but de son exploitation et son utilisation pour la valorisation agricole, alimentaire et industrielle. D’autre part, l’utilisation de la biodiversité de souches autochtones et de leurs processus métaboliques pour développer des biotechnologies nouvelles permettant de satisfaire les besoins évolutifs de notre société et assurer sur le long terme des produits satisfaisants. Ces objectifs peuvent être repris dans d’autres axes de recherches : valorisation alimentaire et industrielle de la biodiversité microbienne pour l’amélioration et la valorisation des produits et sous-produits agricoles et agro-industriels. Ces dernières doivent être dotées de moyens sûrs et de compétences humaines qu’il faudra penser à former.

Notre proposition offre de nombreuses opportunités d’enseignement et de formation du personnel scientifique, et autant d’occasions de provoquer une prise de conscience globale à l’égard du niveau actuel des connaissances et des techniques dans ce domaine.

La biotechnologie a été souvent considérée comme la technologie du

21ème siècle au même titre que la technologie de l'information. Cela est essentiellement dû aux progrès des sciences de la vie durant les trois dernières

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décennies du siècle dernier qui a connu un progrès fulgurant avec l'avènement de nouvelles techniques dans les sciences biologiques. Ce progrès a non seulement permis à la recherche scientifique de faire un pas de géant, mais permis également l'amélioration de la qualité de vie de l'espèce humaine.

La biotechnologie impliquant les micro-organismes peut être définie

comme étant un ensemble de processus industriels fondés sur les systèmes biologiques des microorganismes. Ainsi, l'usage de divers processus biologiques pour la création de produits nouveaux ou la prestation de services peut être considéré comme faisant partie de la biotechnologie. Partant, ses composantes essentielles sont des processus biologiques basés sur les cellules vivantes et les molécules biochimiques, tels les protéines, l'ADN, l'ARN, permettant ainsi une utilisation pratique des avancées scientifiques récentes dans des domaines comme la génétique moléculaire.

Une biotechnologie impliquant les microorganismes préservés sous forme de collections de souches spécialisées permettra à l’Algérie d'atteindre le seuil d'autosuffisance par le développement et l'utilisation de la biotechnologie dans divers domaines et de contribuer au développement de notre pays. L'économie de l’Algérie future reposera sur l'agriculture, la collection peut contribuer dans une large mesure à accroître la productivité de ce secteur. On s’attend au cours des 25 prochaines années à ce que la demande en produits alimentaires augmente d'environ 40%. Il faudra donc satisfaire ce besoin par l'amélioration de la productivité agricole dans les régions fertiles et marginales ainsi que dans les terres qui dépendent de la pluie ou affectées par le sel. Il y aura moins de travail de la terre, de terres arables. Cette situation est le résultat de la diminution de la population rurale, de la mauvaise gestion des ressources hydriques, de l'infertilité des terres, de la dégradation écologique et, par-dessus tout, l'expansion démographique. Face à ces défis, les technologies novatrices, à savoir les biotechnologies devraient être mises en œuvre afin de surmonter ces obstacles.

Afin de mettre en œuvre toute la gamme de possibilités offerte par notre biodiversité naturelle et faire de celle-ci le fer de lance de la Recherche et Développement qui a un impact indéniable sur la société, la collection doit viser trois niveaux différents : l'agriculture, la santé et l'industrie. Cette action devrait être sous-tendue par un programme qui visera à utiliser conjointement et rationnellement les fonds de recherche.

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En outre, l'industrie biotechnologique doit mettre en application les techniques biologiques modernes et les privilégier sur les méthodes conventionnelles, dans le but de développer les produits commerciaux favorisant la productivité agricole, la santé humaine et animale, la production de nouvelles matières composées et à valeur ajoutée, ainsi que des produits pharmaceutiques à travers les microorganismes autochtones, le traitement des aliments et la prestation de services écologiques. Toutefois, la production de matières composées d'intérêt industriel par des processus de fermentation, est également considérée comme une industrie biotechnologique. De fait, ces processus font partie de la biotechnologie conventionnelle et revêtiront de l’importance si les matières premières qui doivent être utilisés sont disponibles dans le pays. Ce point ne doit pas être perdu de vue lors de la révision du projet de l'industrie biotechnologique dans notre pays . La capacité novatrice de la collection est désormais considérée comme le pivot central assurant le maintien et/ou l'expansion de la part de l'Etat dans l'économie globale. Actuellement, les microorganismes ont en effet révolutionné tous les secteurs principaux de l'activité industrielle dans les pays industrialisés. Le dynamisme exceptionnel, qu'offre le tandem microorganismes-technologie constitue la force motrice de la biotechnologie. Au surplus, il existe une interdépendance entre la science et la technologie dans la mesure où la technologie a toujours dépendu, et dans une large mesure, de la compréhension des principes scientifiques, ce qui a permis de faire avancer la connaissance et par là même engendrer de nouvelles possibilités d'évolution technologique. A l'heure actuelle, bon nombre de méthodes technologiques et techniques scientifiques s'utilisent au quotidien, non seulement dans le monde industrialisé, mais de plus en plus dans les pays en développement. Mais malencontreusement, ceci ne reflète nullement le potentiel technologique et scientifique des pays en développement. Pour réaliser un succès significatif, les innovations technologiques doivent être assorties d’une série d'ajustements dynamiques aussi bien sur les plans institutionnels que social. Ces ajustements comprennent le transfert technologique, le financement et la réorganisation stratégique et structurelle à l'échelle de l'entreprise. Ils englobent également le perfectionnement des compétences à travers l'établissement des systèmes éducatifs performants, ainsi que la réorganisation des politiques technologique et scientifique. Des pays en développement tels la Chine, l'Inde, le Brésil, le Mexique et le Pakistan,

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possèdent un savoir pratique sur les multiples conditions préalables au développement d'une industrie biotechnologique viable. Dans certains pays islamiques, le secteur industriel se développe à un rythme très lent et dépend essentiellement d'économies basées sur l'agriculture. Plusieurs gouvernements islamiques soutiennent le développement de méthodologies et d’institutions à même de développer des technologies de pointe comme la biotechnologie et la technologie de l'information. Cependant, L’état budgétaire était tel que le soutien de technologies aussi coûteuses était financièrement difficile. Ainsi, les grands domaines dans lesquels il faut investir ont été déterminés suivant une période donnée afin d’acquérir l’expertise, les infrastructures et le cadre de recherche requis. Au vu de sa nature multidisciplinaire et de son rapport direct avec divers processus de génie biologique, la biotechnologie peut être qualifiée comme une industrie. Le rôle que joue la biotechnologie en industrie dépend des trois générations parcourues par la biotechnologie. Contrairement à l'industrie alimentaire traditionnelle qui mettait en œuvre uniquement la première génération de la biotechnologie, tous les produits biopharmaceutiques, y compris l'insuline, requièrent l’implication des facteurs de la troisième génération, et il est certain que bon nombre de thérapies n'auraient pu être possibles sans le recours aux nouvelles techniques du génie génétique. «Mais il est un fait que toutes les industries liées à la biotechnologie ont en commun des techniques appliquées aux systèmes biologiques.» Cependant, il est difficile à présent d'identifier des possibilités d'utilisation des nouveaux produits de la deuxième génération biotechnologique puisque la Chine, l’Inde et d'autres peuples semblables, produisent ces aliments à un coût beaucoup plus bas. Dans cette optique, même les Etats-Unis et l'Union européenne luttent pour recouvrer leur capacité compétitive dans ce domaine depuis deux décennies. Néanmoins, il est certain que la compétitivité en matière d’industrie biotechnologique sera tributaire de la possibilité d’application de la troisième génération biotechnologique. Ainsi, l’insistance sur «la nouvelle biotechnologie» va créer de larges opportunités pour toutes les industries biotechnologiques. Par ailleurs, des produits très pointus seront probablement conçus, créant par là même un climat de compétitivité ; parmi ces produits, citons les enzymes spécialisées, les produits bio-pharmaceutiques de pointe à base de biotransformation et les acides aminés. Tenant en considération le rôle potentiel que pourrait jouer la

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révolution biotechnologique en industrie, on pourrait suggérer les champs d'action suivants : 1. La Biotechnologie agricole 2. La Santé et les techniques de diagnostic 3. La Pharmacogénomique 4. La Biotechnologie industrielle, y compris la toxicologie écologique 5. La Bio-transformation, y compris la transformation des produits miniers. 6. La Bio-informatique 7. La Biotechnologie marine 8. Système de soutien industriel : instrumentation, produits chimiques et matériels. Dans notre société contemporaine, la science et la technologie sont en passe de devenir un élément central dans la création des richesses et l'amélioration de la qualité de vie de nos peuples. Du reste, les gouvernements des pays islamiques sont tenus de créer un climat favorisant les innovations aux fins d'atteindre les objectifs nationaux de création d'emplois, d'amélioration des normes sanitaires, de contrôle de la criminalité, d'amélioration des conditions de vie urbaine, de développement du monde rural et d'autonomie régionale. Ces gouvernements doivent consentir également des efforts qui visent à développer les normes scientifiques et technologiques en général, et celles de la biotechnologie en particulier.

REFERENCES INTERNET http://www.biosicherheit.de - programmes de recherche du BMBF http://oas2.ip.kp.dlr.de/foekat/foekat/foekat, Leistungsplansystematik : K02520 - liste des projets soutenus depuis 1979 en sécurité biologique par le BMBF via le PTJ http://www.transgen.de http://www.wissenschaft-frankreich.de, Publications/Science Allemagne avril 2003 : L’Allemagne face au défi des biotechnologies végétales. http://www.bba.de, Etablissement fédéral de recherche biologique pour l’agriculture et la sylviculture http://www.isaaa.org, International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications http://bch.biodiv.org