jeanflop/post_ocr_correction2 huggingface dataset:
sont de plus en plus coûteuses, une « cellulochimie » ou une « organochimie » utilisant les microbes pour fabriquer des matières de base, servant ensuite à la fabrication de solvants, d'émulsifiants, de liants ou de matières plastiques, essentiels à l'industrie de demain. Le génie génétique n'est pas seulement un outil de production de médicaments ou de substances industrielles. C'est un extraordinaire outil pour la recherche fondamentale et l'avancement des connaissances. Pour étudier la vie et l'hérédité, les biologistes moléculaires étaient obligés jusqu'à présent de procéder par mutations au hasard en utilisant, par exemple, le rayonnement ultraviolet ou des produits chimiques mutagènes. Désormais, grâce au génie génétique, ils sont en mesure d'introduire des séquences connues de gène, d'en supprimer d'autres, d'analyser des séquences de gènes inconnues. L'analyse des séquences d'acide nucléique a fait des progrès considérables. Il est aujourd'hui plus rapide d'analyser une séquence de gènes et d'en déduire la protéine correspondante que de faire l'analyse complète de la protéine. L'informatique est venue apporter à la génétique un atout considérable. Le code génétique étant totalement déchiffré, on peut, sur l'ordinateur faire la relation entre les séquences du DNA et les séquences protéiques correspondantes, les mettre en mémoire, les comparer, comme on le fait avec des textes écrits, grâce aux programmes d'édition des textes. Une des techniques les plus prometteuses pour l'avenir est d'analyser quelques séquences seulement de la chaîne d'acides aminés d'une protéine que l'on souhaite isoler, puis de fabriquer une sonde comportant la séquence de nucléotides complémentaire du gène que l'on cherche et donc capable de s'hybrider avec lui. Cette sonde est « marquée » par des isotopes radioactifs ou par des enzymes : on peut ainsi « pêcher » le RNA-messager correspondant. Le gène (DNA complémentaire) sera ensuite cloné dans un hôte approprié pour fabriquer la protéine recherchée. On s'oriente également vers la fabrication d'enzymes ou de protéines semi-artificielles par l'insertion de certaines séquences modifiées à l'intérieur de protéines naturelles. On comprend ainsi les progrès que pourra réaliser l'enzymologie fondamentale, l'étude structurale des protéines, celle du fonctionnement de base des enzymes, ce qui permettra de mieux comprendre les
on le fait avec des textes écrits, grâce aux programmes d'édition des textes. Une des techniques les plus prometteuses pour l'avenir est d'analyser quelques séquences seulement de la chaîne d'acides aminés d'une protéine que l'on souhaite isoler, puis de fabriquer une sonde comportant la séquence de nucléotides complémentaire du gène que l'on cherche et donc capable de s'hybrider avec lui. Cette sonde est « marquée » par des isotopes radioactifs ou par des enzymes : on peut ainsi « pêcher » le RNA-messager correspondant. Le gène (DNA complémentaire) sera ensuite cloné dans un hôte approprié pour fabriquer la protéine recherchée. On s'oriente également vers la fabrication d'enzymes ou de protéines semi-artificielles par l'insertion de certaines séquences modifiées à l'intérieur de protéines naturelles. On comprend ainsi les progrès que pourra réaliser l'enzymologie fondamentale, l'étude structurale des protéines, celle du fonctionnement de base des enzymes, ce qui permettra de mieux comprendre les désordres métaboliques ou certaines maladies génétiques. Le génie génétique, en tant qu'outil de recherche fondamentale, peut aider à comprendre le fonctionnement et l'expression des gènes, comment la vie module cette expression pour déterminer le comportement d'organismes très différents. Les chercheurs tentent actuellement de cloner les gènes d'histocompatibilité, c'est-à-dire qui assurent la reconnaissance des cellules entre elles et le rejet des greffes. Si ces travaux sont couronnés de succès, c'est peut-être, pour la médecine de demain, la compréhension de la prédisposition de l'homme à certains types de maladies. La base des mécanismes immunitaires, la reconnaissance entre anticorps et antigènes sont également en voie d'être élucidées grâce aux techniques de recombinations génétiques et de clonage. La compréhension des défauts génétiques va faire un pas considérable. En médecine on utilise déjà les techniques de recombinations génétiques pour diagnostiquer certaines maladies comme les thalassémies. Dès que l'on veut étudier un gène et son produit, la solution du clonage apparaît aujourd'hui comme la plus évidente : on clone des gènes correspondant à la production de protéines dans le cerveau ou des gènes codant pour les protéines du muscle. Il n'est plus de biologiste moléculaire ou de généticien souhaitant comprendre la structure intime des gènes et
la reconnaissance des cellules entre elles et le rejet des greffes. Si ces travaux sont couronnés de succès, c'est peut-être, pour la médecine de demain, la compréhension de la prédisposition de l'homme à certains types de maladies. La base des mécanismes immunitaires, la reconnaissance entre anticorps et antigènes sont également en voie d'être élucidées grâce aux techniques de recombinations génétiques et de clonage. La compréhension des défauts génétiques va faire un pas considérable. En médecine on utilise déjà les techniques de recombinations génétiques pour diagnostiquer certaines maladies comme les thalassémies. Dès que l'on veut étudier un gène et son produit, la solution du clonage apparaît aujourd'hui comme la plus évidente : on clone des gènes correspondant à la production de protéines dans le cerveau ou des gènes codant pour les protéines du muscle. Il n'est plus de biologiste moléculaire ou de généticien souhaitant comprendre la structure intime des gènes et de leurs relations avec le fonctionnement cellulaire qui ne soit appelé à utiliser les techniques de recombinations génétiques in vitro. Comment se situent les chercheurs et les industriels français dans le contexte international ? Deux pays ont pris une avance importante. En ce qui concerne la programmation moléculaire, l'Amérique a sans aucun doute pris la tête des recherches et développements utilisant les techniques de recombinations génétiques. Le stade industriel est atteint puisque des sociétés de biotechnologie, on l'a vu, ont été créées et ont obtenu des résultats. En ce qui concerne la bio-industrie lourde, le Japon, en raison de son expérience des fermentations en grande capacité de production, a pris une avance considérable. Depuis longtemps, s'est développée au Japon une bio-industrie des fermentations dont les produits sont utilisés pour l'alimentation ou la production d'antibiotiques. Les Japonais peuvent acheter les souches bactériennes recombinées et disposent des conditions de production en masse. La France occupe une place honorable entre les deux géants de la bio-industrie. D'une part, parce qu'elle a contribué à développer des techniques de base de recombinations génétiques (vecteurs de production, vecteurs hybrides permettant le marquage des produits ou l'excrétion des protéines fabriquées à travers la membrane bactérienne). D'autre part,
sans aucun doute pris la tête des recherches et développements utilisant les techniques de recombinations génétiques. Le stade industriel est atteint puisque des sociétés de biotechnologie, on l'a vu, ont été créées et ont obtenu des résultats. En ce qui concerne la bio-industrie lourde, le Japon, en raison de son expérience des fermentations en grande capacité de production, a pris une avance considérable. Depuis longtemps, s'est développée au Japon une bio-industrie des fermentations dont les produits sont utilisés pour l'alimentation ou la production d'antibiotiques. Les Japonais peuvent acheter les souches bactériennes recombinées et disposent des conditions de production en masse. La France occupe une place honorable entre les deux géants de la bio-industrie. D'une part, parce qu'elle a contribué à développer des techniques de base de recombinations génétiques (vecteurs de production, vecteurs hybrides permettant le marquage des produits ou l'excrétion des protéines fabriquées à travers la membrane bactérienne). D'autre part, parce que la France dispose de quelques excellentes équipes de recherche en biologie fondamentale et en génétique. Nous manquons malheureusement de bio-ingénieurs, c'est-à-dire d'ingénieurs capables d'utiliser, « en aval » des laboratoires de recherche, les souches de microorganismes recombinés, afin de réaliser des fermentations à l'échelle pilote, des cultures cellulaires ou des fermentations sur des bioréacteurs de grande capacité et d'extraire et purifier les produits des bio-synthèses. Il faudra probablement plusieurs années pour former les bio-ingénieurs indispensables à notre pays. Les mesures prises à cet égard par le Gouvernement dans le cadre du développement général des biotechnologies sont dignes d'intérêt, car elles permettront de doter la France de techniciens, d'ingénieurs et de chercheurs spécialement formés aux biotechniques et à leurs applications industrielles. Les découvertes de la physique ont profondément marqué le XXe siècle : électricité, électronique, informatique, transports, énergie. Notre civilisation s'est construite grâce aux progrès de la physique. Il ne fait aucun doute que les progrès de la biologie vont ouvrir pour le XXIe siècle un développement comparable. Le pouvoir dont disposent les biologistes leur permettant de modifier à volonté le patrimoine génétique des organismes vivants pour les transformer en « usines moléculaires » va certainement bouleverser la chimie,
ou des fermentations sur des bioréacteurs de grande capacité et d'extraire et purifier les produits des bio-synthèses. Il faudra probablement plusieurs années pour former les bio-ingénieurs indispensables à notre pays. Les mesures prises à cet égard par le Gouvernement dans le cadre du développement général des biotechnologies sont dignes d'intérêt, car elles permettront de doter la France de techniciens, d'ingénieurs et de chercheurs spécialement formés aux biotechniques et à leurs applications industrielles. Les découvertes de la physique ont profondément marqué le XXe siècle : électricité, électronique, informatique, transports, énergie. Notre civilisation s'est construite grâce aux progrès de la physique. Il ne fait aucun doute que les progrès de la biologie vont ouvrir pour le XXIe siècle un développement comparable. Le pouvoir dont disposent les biologistes leur permettant de modifier à volonté le patrimoine génétique des organismes vivants pour les transformer en « usines moléculaires » va certainement bouleverser la chimie, la pharmacie, le secteur agro-alimentaire, le secteur de l'environnement, la production énergétique. Certes, il ne s'agira pas, dans un premier temps, de créer des produits nouveaux. Il s'agira plutôt de remplacer des produits existants par des produits obtenus dans des conditions plus économiques. Mais progressivement, de nouveaux produits émergeront. Des substances jusqu'ici inconnues ouvriront de nouveaux marchés et bouleverseront probablement les conditions de vie. Avec l'avènement du génie génétique et ses applications, s'ouvre une phase nouvelle de l'histoire de l'humanité : l'entrée dans l'ère biologique. Les perspectives du génie enzymatique par Daniel THOMAS laboratoire de technologie enzymatique, université de technologie de Compiègne (UTC) Les applications potentielles nombreuses des enzymes se trouvaient considérablement limitées dans la pratique par leur coût élevé et leur relative instabilité. Leur immobilisation sur des supports insolubles, qui permet une nette stabilisation de l'activité catalytique et une utilisation de réacteurs en flux continu, apporte une solution à ces problèmes. Les procédés enzymatiques, de première et deuxième génération, peuvent être compétitifs ou complémentaires avec les processus chimiques classiques, voire avec la fermentation industrielle, notamment dans les domaines alimentaires et pharmaceutiques. Les enzymes sont des macromolécules biologiques possédant une activité catalytique dont la spécificité peut être parfois large (hydrolyse
substances jusqu'ici inconnues ouvriront de nouveaux marchés et bouleverseront probablement les conditions de vie. Avec l'avènement du génie génétique et ses applications, s'ouvre une phase nouvelle de l'histoire de l'humanité : l'entrée dans l'ère biologique. Les perspectives du génie enzymatique par Daniel THOMAS laboratoire de technologie enzymatique, université de technologie de Compiègne (UTC) Les applications potentielles nombreuses des enzymes se trouvaient considérablement limitées dans la pratique par leur coût élevé et leur relative instabilité. Leur immobilisation sur des supports insolubles, qui permet une nette stabilisation de l'activité catalytique et une utilisation de réacteurs en flux continu, apporte une solution à ces problèmes. Les procédés enzymatiques, de première et deuxième génération, peuvent être compétitifs ou complémentaires avec les processus chimiques classiques, voire avec la fermentation industrielle, notamment dans les domaines alimentaires et pharmaceutiques. Les enzymes sont des macromolécules biologiques possédant une activité catalytique dont la spécificité peut être parfois large (hydrolyse de molécules) mais le plus souvent très étroite. Les enzymes peuvent catalyser la transformation non seulement d'une espèce chimique définie mais aussi d'un seul isomère optique. La quasi-totalité des réactions chimiques dans les organismes vivants sont catalysées par des enzymes. La spécificité des molécules enzymatiques et leur aptitude à catalyser à température et pression ambiantes des réactions qui demanderaient des investissements énergétiques importants pour se dérouler spontanément expliquent le développement récent de recherches visant à des applications analytiques et industrielles. Les applications potentielles nombreuses des enzymes se trouvaient considérablement limitées dans la pratique par leur coût élevé et leur relative instabilité. Leur immobilisation par voie chimique sur des supports insolubles, qui permet une nette stabilisation de l'activité catalytique et une utilisation de réacteurs en flux continu apporte une solution à ces problèmes. Les différentes méthodes d'immobilisation ont déjà été très largement décrites. Les procédés enzymatiques peuvent être compétitifs ou complémentaires avec les processus chimiques classiques, voire avec la fermentation industrielle, notamment dans les domaines alimentaires et pharmaceutiques. QUELQUES EXEMPLES D'UTILISATION DES ENZYMES IMMOBILISEES DANS L'INDUSTRIE Quelques exemples permettent de situer l'importance actuelle de la technologie enzymatique. La transformation de l'amidon en glucose est l'une des principales applications industrielles des enzymes
à température et pression ambiantes des réactions qui demanderaient des investissements énergétiques importants pour se dérouler spontanément expliquent le développement récent de recherches visant à des applications analytiques et industrielles. Les applications potentielles nombreuses des enzymes se trouvaient considérablement limitées dans la pratique par leur coût élevé et leur relative instabilité. Leur immobilisation par voie chimique sur des supports insolubles, qui permet une nette stabilisation de l'activité catalytique et une utilisation de réacteurs en flux continu apporte une solution à ces problèmes. Les différentes méthodes d'immobilisation ont déjà été très largement décrites. Les procédés enzymatiques peuvent être compétitifs ou complémentaires avec les processus chimiques classiques, voire avec la fermentation industrielle, notamment dans les domaines alimentaires et pharmaceutiques. QUELQUES EXEMPLES D'UTILISATION DES ENZYMES IMMOBILISEES DANS L'INDUSTRIE Quelques exemples permettent de situer l'importance actuelle de la technologie enzymatique. La transformation de l'amidon en glucose est l'une des principales applications industrielles des enzymes libres. Le glucose obtenu peut ensuite être transformé en fructose pour augmenter le pouvoir sucrant. La production de sirop de fructose à l'aide de glucose-isomérase immobilisée est de cinq millions de tonnes par an aux Etats-Unis. La grande spécificité de la catalyse enzymatique permet la séparation des racémiques, cette méthode est utilisée pour la production de L-amino acides. Les enzymes sont utilisées également pour la clarification du vin, de la bière, des jus de fruits. Une enzyme, la lactase, est utilisée pour hydrolyser le lactose en galactose et glucose dans le lait. On obtient ainsi un lait diététique que peuvent consommer des personnes (de race noire en particulier), qui ne possèdent pas cette enzyme dans leur organisme, et donc ne supportent pas le lait naturel. Les principales applications industrielles actuelles des enzymes sont résumées dans le tableau I. MOTS CLES : APPLICATION, TECHNOLOGIE, ENZYME, INVENTAIRE. TABLEAU 1 Principales applications actuelles des enzymes dans l'industrie Enzyme Matière première Utilisation α-amylase Amidon Production de glucose Protéase Protéines de lait ou de soja Production de peptides ou d'acides aminés Papaine Bière Clarification Pressuré Lait Production de fromage Pectinase Fruit Production de jus de fruit Cellulase Cellulose Production de glucose Lipase Lipides Hydrolyse des
est utilisée pour la production de L-amino acides. Les enzymes sont utilisées également pour la clarification du vin, de la bière, des jus de fruits. Une enzyme, la lactase, est utilisée pour hydrolyser le lactose en galactose et glucose dans le lait. On obtient ainsi un lait diététique que peuvent consommer des personnes (de race noire en particulier), qui ne possèdent pas cette enzyme dans leur organisme, et donc ne supportent pas le lait naturel. Les principales applications industrielles actuelles des enzymes sont résumées dans le tableau I. MOTS CLES : APPLICATION, TECHNOLOGIE, ENZYME, INVENTAIRE. TABLEAU 1 Principales applications actuelles des enzymes dans l'industrie Enzyme Matière première Utilisation α-amylase Amidon Production de glucose Protéase Protéines de lait ou de soja Production de peptides ou d'acides aminés Papaine Bière Clarification Pressuré Lait Production de fromage Pectinase Fruit Production de jus de fruit Cellulase Cellulose Production de glucose Lipase Lipides Hydrolyse des lipides Invertase Saccharose Inversion du sucre Lactase Lactose Décomposition du lactose dans le lait Glucose-Isomérase Glucose Production de sirop de fructose Amino-Acylase D-L-amino acides Production de L-amino acide SITUATION DANS LE MONDE À la fois pour le nombre des brevets et pour la situation actuelle des applications industrielles, le Japon est le pays le plus important dans le domaine. La première application des enzymes immobilisées dans un procédé industriel continu a été réalisée au Japon en 1969 par la société Tanabe Seiyaku pour la résolution de racémiques d'acides aminés. Plusieurs autres procédés impliquant des enzymes ou cellules immobilisées sont utilisés industriellement au Japon. Les Etats-Unis sont au deuxième rang pour les applications de la technologie enzymatique et un important effort de recherche a été fait au cours des cinq dernières années par la NSF (National Science Foundation). Les résultats obtenus dans le cadre de cet important programme permettent de prévoir un net accroissement de la technologie enzymatique dans le futur proche. Le niveau actuel de l'utilisation industrielle des enzymes aux États-Unis n'est pas négligeable et la valeur ajoutée par les procédés enzymatiques est donnée dans le tableau II. L'utilisation de la technologie enzymatique au niveau industriel est assez limitée dans
est le pays le plus important dans le domaine. La première application des enzymes immobilisées dans un procédé industriel continu a été réalisée au Japon en 1969 par la société Tanabe Seiyaku pour la résolution de racémiques d'acides aminés. Plusieurs autres procédés impliquant des enzymes ou cellules immobilisées sont utilisés industriellement au Japon. Les Etats-Unis sont au deuxième rang pour les applications de la technologie enzymatique et un important effort de recherche a été fait au cours des cinq dernières années par la NSF (National Science Foundation). Les résultats obtenus dans le cadre de cet important programme permettent de prévoir un net accroissement de la technologie enzymatique dans le futur proche. Le niveau actuel de l'utilisation industrielle des enzymes aux États-Unis n'est pas négligeable et la valeur ajoutée par les procédés enzymatiques est donnée dans le tableau II. L'utilisation de la technologie enzymatique au niveau industriel est assez limitée dans les pays européens surtout si elle est comparée à la situation au Japon. Il y a toutefois des sociétés qui sont très actives dans la production d'enzymes à usage industriel : Novo au Danemark, Gist Brocades en Hollande, la société Rapidase en France. En Allemagne, la société Bayer utilise de la pénicilline acylase immobilisée pour transformer cent tonnes de pénicilline G par an. Dans ce domaine des enzymes stabilisées, les groupes universitaires européens ont joué un rôle significatif. Les groupes de Berlin (Pr. Manecke), de Londres (Pr. Lilly), de Toulouse (Pr. Durand) et de Compiègne ont participé très tôt aux recherches dans ce domaine. Les sociétés Novo au Danemark et Snam Progetti en Italie furent des pionnières et il est également important de noter l'intérêt croissant des grandes sociétés européennes de l'industrie chimique pour la technologie enzymatique. Rhône-Poulenc, ICI, Solvay, l'ENI ont initié des programmes de recherche et de développement dans cette direction. TABLEAU II Valeur ajoutée par les procédés enzymatiques aux États-Unis (1975) Produit Production en Valeur ajoutée Total de la valeur ajoutée millions de livres par livre en cents en millions de dollars Fromage 2 700 10 270 Sirop de fructose 1 090 2 22 Amidon 400 1
la pénicilline acylase immobilisée pour transformer cent tonnes de pénicilline G par an. Dans ce domaine des enzymes stabilisées, les groupes universitaires européens ont joué un rôle significatif. Les groupes de Berlin (Pr. Manecke), de Londres (Pr. Lilly), de Toulouse (Pr. Durand) et de Compiègne ont participé très tôt aux recherches dans ce domaine. Les sociétés Novo au Danemark et Snam Progetti en Italie furent des pionnières et il est également important de noter l'intérêt croissant des grandes sociétés européennes de l'industrie chimique pour la technologie enzymatique. Rhône-Poulenc, ICI, Solvay, l'ENI ont initié des programmes de recherche et de développement dans cette direction. TABLEAU II Valeur ajoutée par les procédés enzymatiques aux États-Unis (1975) Produit Production en Valeur ajoutée Total de la valeur ajoutée millions de livres par livre en cents en millions de dollars Fromage 2 700 10 270 Sirop de fructose 1 090 2 22 Amidon 400 1 4 Industrie du papier 500 5 25 Glucose 655 2 13 Traitement de la farine 555 5 28 362 Applications en médecine 100 462 3. APPLICATIONS POTENTIELLES DES ENZYMES IMMOBILISÉES ET STABILISÉES DANS L'INDUSTRIE [3] Les résultats actuels de la recherche montrent que les potentialités de la technologie enzymatique pour l'industrie sont très importantes et pourraient conduire à la promotion d'un type nouveau d'industrie chimique travaillant avec des conditions modérées de pH, de température et de pression pour produire à partir des déchets ou de sous-produits des produits de chimie fine. Les procédés biochimiques utilisés ne produiraient pas de déchets risquant de polluer les eaux ou l'atmosphère et de perturber l'environnement. Il est possible d'illustrer les applications potentielles des enzymes stabilisées par quelques exemples : 1° Une des plus importantes potentialités des systèmes à enzymes immobilisées concerne la synthèse ou la modification de molécules à haute valeur ajoutée comme les antibiotiques, les vitamines, les stéroïdes et de nombreuses autres molécules organiques. Une équipe du MIT a pu réaliser la synthèse d'un décapeptide cyclique antibiotique, la gramicidine S (GS). Toutefois, ce procédé nécessite l'apport d'énergie chimique sous la forme d'ATP (Adénosine Triphosphate) qui est la « monnaie énergétique » des systèmes