En bref, la biotechnologie est la manipulation d´organismes vivants pour produire des biens et des services. Bien que cette technologie ait bénéficié d´une large couverture médiatique depuis quelques années, elle possède une longue histoire qui remonte à 6 000 ans avant J.‑C.
Un bref historique de la biotechnologie
Le terme biotechnologie a été créé en 1919 par un ingénieur hongrois du nom de Karl Ereky. Cependant, ses origines remontent à plus loin encore. L´histoire de la biotechnologie peut être répartie en deux périodes : la biotechnologie traditionnelle et la biotechnologie moderne. La biotechnologie traditionnelle remonte à plusieurs milliers d´années, à l´époque des premières sociétés agricoles, dans lesquelles les gens recueillaient les semences possédant les meilleurs caractères pour les ensemencer l´année suivante. Aujourd´hui, cette pratique est connue sous le nom de reproduction sélective. Les mêmes pratiques de reproduction sélective ont été utilisées par les Babyloniens, les Égyptiens et les Romains pour améliorer leur cheptel. Dès 6 000 avant J.‑C., on utilisait des processus naturels comme la fermentation, dans lesquels des micro-organismes tels que les bactéries, les levures et les moisissures jouent un rôle critique, pour produire du pain, de la bière et du vin.
L´étude de la génétique par Gregor Mendel, qui faisait des expériences sur des semences et des plantes à la fin du 19e siècle, donne les premières indications du passage de la biotechnologie traditionnelle à la biotechnologie moderne. Mendel a découvert que les caractères se transmettent des géniteurs aux descendants par des unités discrètes et indépendantes, plus tard appelées gènes. Ses observations ont établi les fondements du domaine de la génétique.
La première preuve directe du transport des informations génétiques par l´acide désoxyribonucléique, ou ADN, a été découverte en 1943. Cependant, ce n´est qu´en 1953 que le mystère de la structure de l´ADN et la façon dont l´information est transmise de génération en génération ont été dévoilés grâce à la découverte de la structure de l´ADN par James Watson et Francis Crick. L´ère de la « biotechnologie moderne », qui consiste à manipuler les gènes à partir d´organismes vivants de manière plus précise et contrôlée que la biotechnologie traditionnelle, commence avec la découverte de ces scientifiques.
En 1985, on met à l´essai pour la première fois des végétaux transgéniques résistants aux insectes, aux virus et aux bactéries. Depuis lors, plusieurs végétaux transgéniques ont été créés et mis à l´essai sur le terrain et ont reçu l´approbation de plusieurs pays, y compris le Canada, en ce qui a trait à la sécurité alimentaire, à l´alimentation du bétail et à l´environnement. C´est aussi en 1985 qu´est né le plan de cartographie et de séquençage du génome humain. Ce projet de recherche sur le génome humain, lancé en 1990, visait à établir une carte des quelque 80 000 à 100 000 gènes humains avant 2003.
Techniques de la biotechnologie
Lorsque l´ingénieur Hongrois Karl Ereky a créé le mot « biotechnologie » en 1919 pour décrire la production de biens tirés de matières premières à l´aide d´organismes vivants, il y englobait des techniques que les humains employaient depuis des siècles, notamment la reproduction sélective, la fermentation et l´hybridation.
Cependant, le terme biotechnologie a évolué et englobe aujourd´hui les techniques modernes et leurs nouvelles applications, sous le nom de biotechnologie moderne. La biotechnologie moderne comprend des technologies telles que l´ADN recombinant, la culture de tissu et d´autres techniques. En outre, la biotechnologie moderne arrive à obtenir les changements voulus dans les organismes vivants en moins de temps et avec une plus grande précision que la biotechnologie traditionnelle.
Pour bien comprendre la biotechnologie, il faut la voir comme un terme général englobant toute une variété de techniques, aussi bien traditionnelles que modernes. Signalons que certaines techniques traditionnelles telles que la reproduction sélective, l´hybridation et la mutagénèse sont utilisées dans des applications actuelles de la biotechnologie, mais avec de meilleures connaissances scientifiques et une technologie plus évoluée qu´autrefois. Mentionnons par exemple :
La fermentation : Décomposition de substances organiques complexes en micro-organismes, en l´absence d´oxygène. Ce processus libère de l´énergie.
La reproduction sélective : Reproduction de végétaux et d´animaux sélectionnés pour produire des descendants possédant certains caractères particuliers. Les descendants aux caractères recherchés sont alors utilisés comme reproducteurs pour la génération suivante et ainsi de suite, jusqu´à l´obtention de descendants qui expriment les caractères recherchés.
L´hybridation : Production de descendants, qu´on appelle hybrides, de sources génétiquement différentes. L´hybridation vise à combiner les gènes voulus, retrouvés dans deux variétés ou plus, afin de produire des descendants de race pure supérieure à plusieurs égards aux géniteurs.
La mutagénèse : Utilisation de mutagènes (tels que l´exposition à la radiation, à des températures extrêmes ou à certains produits chimiques) pour provoquer des modifications de la constitution génétique des cellules, résultant éventuellement en de nouveaux caractères héréditaires recherchés.
Les techniques d´ADN recombinant (ADNr) : Application de techniques génétiques pour produire des caractères recherchés dans des organismes vivants à l´aide d´autres organismes vivants tels que des bactéries. Parmi ces techniques, on retrouve l´utilisation des endonucléases de restriction (enzymes produites par des bactéries, qui décomposent des molécules d´ADN étrangères contenant un gène d´intérêt en fragments qui se recombinent avec des molécules complémentaires d´autres sources pour former une molécule d´ADN recombinant); de vecteurs (plasmides, souvent bactériens, ou virus qui transportent un fragment d´ADN dans une bactérie à des fins de clonage); et de canons à gènes (canons à particules d´ADN utilisés pour injecter des gènes dans des cellules en les enrobant dans de minuscules particules d´or ou de tungstène et en les propulsant à l´aide du canon).
La culture de tissu : Technique biologique selon laquelle des fragments de tissu animal ou végétal ou des cellules sont transférés dans un milieu artificiel, libre de tout autre organisme, dans lequel ils continuent de survivre et servent à la reproduction, à la fabrication de produits chimiques et à la recherche médicale.
Ces techniques peuvent utiliser des techniques de pointe comme la technologie anti-sens, la fixation de l´ADN mais aussi des antigènes et des anticorps, l'électrophorèse, les techniques de transfert et PCR, les Microéchantillons d'ADN, les gènes marqueurs de sélection, par le biais de domaines connexes qui jouent un rôle dans la biotechnologie : la bioinformatique et la la génomique.
Les applications de la biotechnologie
Les techniques de la biotechnologie moderne sont utilisées dans plusieurs secteurs tels que l´alimentation, l´agriculture, les soins de santé, la foresterie, l´environnement, l´exploitation minière, pétrolière et gazière, ainsi que dans des processus industriels, pour élaborer de nouveaux produits et processus et pour modifier ceux qui existent déjà. Quelques applications des techniques biotechnologiques modernes à ces secteurs sont résumées ci-dessous.
Soins de santé
Jusqu´ici, les applications de la biotechnologie dans le secteur des soins de santé se sont concentrées sur la lutte contre les maladies à l´aide des « armes » fabriquées par le corps humain. Les médicaments et les thérapies biotechnologiques synthétisent les protéines, les enzymes, les anticorps et les autres substances qui se trouvent naturellement dans le corps humain pour combattre les infections et les maladies. Cependant, la biotechnologie utilise aussi d´autres organismes vivants, dont des cellules végétales et animales, des virus et des levures pour produire des médicaments humains. Actuellement, la biotechnologie est utilisée dans quatre grands secteurs principaux des soins de santé : les médicaments, les vaccins, les diagnostics et la thérapie génique.
Plusieurs médicaments biotechnologiques ont été développés et approuvés pour traiter des maladies telles que l´anémie, la déficience de croissance chez l´enfant, l´hémophilie, le diabète et autres. Les entreprises de biotechnologie ont aussi développé des produits thérapeutiques pour lutter contre des agents infectieux tels que le VIH, l´hépatite B et l´influenza. La biotechnologie nous a donné de nouveaux vaccins tels que celui de l´hépatite B, approuvé aux É.‑U. pour combattre le virus de l´hépatite B.
On utilise les diagnostics biotechnologiques pour détecter une grande variété de maladies et d´affections génétiques. La thérapie génique, par exemple, est utilisée à titre diagnostique pour contrôler les dons de sang afin de protéger les produits sanguins du VIH et de l´hépatite. Les diagnostics biotechnologiques servent aussi dans les tests de grossesse. Dans une trousse de test de grossesse à domicile, une protéine appelée anticorps monoclonal (MAb) se fixe à la gonadotrophine chorionique humaine (HCG), provoquant un changement de couleur. La HCG n´est présente dans l´urine d´une femme qu´au cours de la grossesse.
Dans la thérapie génique, les gènes sont utilisés comme des « médicaments » pour traiter les maladies génétiques héréditaires. On peut remplacer des gènes défectueux ou absents pour prévenir l´apparition d´une maladie génétique. Actuellement, la thérapie génique est encore principalement expérimentale. Les rares essais cliniques sur les humains, comme ceux réalisés pour le traitement de la fibrose kystique, en sont encore aux étapes préliminaires.
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