Compte-rendu du colloque sur le Molecular Farming

Compte-rendu du colloque sur le Molecular Farming «De la recherche scientifique vers une innovation technologique» Colloque organisé par l association AgroParisBiotech fondée par Mathieu Baron (Président), Jonathan Cahn, Léa Gauthier, Gabriel Guihard (Trésorier) Stéphane Julié Galaud, Ekaterine Merkulova, Maeva Mollion, Elodie Monestie, Vincent Nicolas, Camille Roux (secrétaire), Violette Turon. élèves ingénieurs en 3 ème année à AgroParisTech Compte-rendu réalisé avec l aimable participation de M. Marc Galland, ingénieur de recherche à l Institut Jean-Pierre Bourgin (INRA, Versailles) Paris, le 23 février 2012

Sommaire Introduction...4 Intervention de M. Axel Kahn, ancien président de l Université Paris Descartes et de l Institut Cochin...5 Le citoyen et la science...5 Naissance de mouvements d opposition aux biotechnologies végétales en Europe...5 La relation du citoyen au risque...6 Conclusions...6 Intervention de M. Andéol Falcon de Longevialle, docteur en biologie cellulaire et moléculaire, chef de projet Plant Process Innovation...7 Introduction...7 Un défi triple : produire des vaccins efficacement, rapidement, pour un coût raisonnable.7 La technologie VLP Express...7 Le procédé de fabrication dans son détail...7 Fréderic Bourgaud (Plant Advanced Technologies, SAS)...9 Les plantes sont des productrices naturelles de substances médicinales...9 Une technologie mature, les «Plantes à traire»...10 «PAT Friday» ou la production de protéines recombinantes en plante carnivore...10 Conclusions...10 Intervention de M. Herman Höfte, Directeur de Recherche à l INRA...11 Applications de l ingénierie métabolique en alimentation et dans l industrie...11 Des grands enjeux dans l énergie et la chimie des matériaux...11 La paroi végétale renferme de la lignine qui peut gêner la production de biocarburants de deuxième génération....12 L étude d espèces modèles permet de modifier de manière contrôlée la structure de la lignine...12 Conclusions...13 Intervention de M. Daniel BURTIN, directeur général d Agro Biotech Accélérateur...14 Brève historique du «Molecular Farming»...14 Premier exemple : production d une lipase gastrique de chien dans du Maïs OGM cultivé en plein champ (société Meristem)...14 Le confinement, une solution rentable?...15 Conclusion : un secteur en évolution vers un modèle pharma...15 Intervention de M. Jean-Yves Le Deaut, député de Meurthe et Moselle et Vice-président de l'office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques...16 Préambule...16 Innovation & société...16 Innovation, facteurs positifs et freins...16

Introduction Introduction Face aux mauvais chiffres de l économie en Europe, l innovation et la valorisation économique de la recherche sont plus que jamais à l ordre du jour pour faire naître de nouveaux secteurs porteurs d emploi. En 2009, en France, on comptait environ 234 000 personnes travaillant en tant que chercheurs dont 133 000 dans des entreprises (INSEE, 2009). Il est intéressant de noter que ces chercheurs présents dans le secteur privé sont regroupés soit dans de petites entreprises de moins de 500 salariés (39% du total) soit dans de très grands groupes de plus de 5000 salariés (32%). L innovation apparaît donc soit dans de petites structures soit dans de grandes structures. La création de petites sociétés innovantes dans le domaine des biotechnologies pourrait donc permettre de créer de l emploi, de l innovation et d irriguer le tissu industriel. C est dans ce contexte qu à eu lieu le colloque sur le «Molecular Farming, de la recherche scientifique vers une innovation technologique». Organisé par 11 élèves ingénieurs d AgroParisTech en 3 ème année via leur association, AgroParisBiotech, ce premier colloque sur le «Molecular Farming» a eu lieu le jeudi 23 février dans les locaux d AgroParisTech et fut un succès comme marqué par le grand nombre de personnes présentes (156 inscrits). Le premier intervenant, Marcel Kuntz est directeur de recherche au CNRS dans le laboratoire de Physiologie Cellulaire Végétale de Grenoble (source : http://www.marcelkuntz-ogm.fr/). Lors de son intervention, il a défini le «Molecular Farming» comme «la production de composés pharmaceutiques ou industriels dans les plantes hors aliments et fibres». En particulier, dans un contexte où plus de 80 expérimentations d OGM ont été détruites, il a insisté sur l importance de la mise en place d une réglementation spécifique par la puissance publique. Il a pris pour exemple la réglementation sur les OGM prises en Afrique du Sud (Genetically Modified Organisms Act, n 15 of 1997).

Intervention de M. Axel KAHN, ancien président de l Institut Cochin et de l Université Paris V Intervention de M. Axel Kahn, ancien président de l Université Paris Descartes et de l Institut Cochin Le célèbre généticien est intervenu pour replacer le «Molecular Farming» dans le débat sur les Organismes Génétiquement Modifiés (OGM). Même si son intervention était parfois très éloignée de la thématique principale, elle a permis à l auditoire de retracer plus de 20 ans de recherche et de polémique sur les OGM. De plus, M. Axel Kahn, de par sa place au sein de la Commission du Génie Biomoléculaire (CGB) a été un témoin privilégié du développement des biotechnologies végétales et de la réaction de la société aux OGM. Le citoyen et la science M. Axel Kahn a voulu décrire l état d esprit du citoyen européen aujourd hui. Pour cela, il a décrit le siècle passé comme celui où est morte l idée d un progrès constant grâce aux progrès scientifiques. Pourquoi s est-il demandé? La réponse tient bien évidemment aux deux guerres mondiales où la science a souvent servi l industrie de l armement ou encore aux catastrophes industrielles (Seveso, Bâle, Bhopal) aux lourdes conséquences humaines et écologiques. Désormais, pour chaque nouveau progrès ou nouvel technologie, la population exige des preuves que ce progrès ou cette technologie apporte un réel progrès humain. La relation du citoyen avec la science est ambivalente car si la population est méfiante vis-à-vis de la science, elle semble soutenir massivement les chercheurs et enseignant-chercheurs dans leurs revendications. Naissance de mouvements d opposition aux biotechnologies végétales en Europe En parallèle de cette mise en doute des progrès apportés par la science, des oppositions écologistes parfois violentes sont récemment apparues. M. Axel Kahn a donné plusieurs explications à leur essor. Tout d abord, plusieurs grands scandales alimentaires sont venus semer le doute parmi les consommateurs. Parmi tant d autres, le scandale de la vache folle (novembre 1986 2004 1 ) et celui des poulets contaminés à la dioxine (mars 1999 2 ) ont particulièrement ébranlé la confiance des consommateurs. L idée selon laquelle les actes contre nature aboutissaient nécessairement à des catastrophes s est rapidement répandue parmi les populations européennes. La jonction avec le mouvement de lutte contre la malbouffe s est alors fait tout naturellement. Finalement, la vigueur du mouvement altermondialiste s est également greffé sur ces oppositions en particulier contre la mainmise des grandes compagnies sur des filières entières. Comment dès lors, en est-on arrivé à une telle crispation autour des OGM et surtout, des plantes génétiquement modifiées (PGM)? 1 Direction de l information légale et administrative, La crise de la vache folle de 1985 à 2004 2 4 juin 1999, Le Point, Frédéric Lewinot, «L Europe roulée dans la farine»

Intervention de M. Axel KAHN, ancien président de l Institut Cochin et de l Université Paris V La relation du citoyen au risque Nous l avons vu, l apparition des PGM a eu lieu alors que l alimentation devenait un sujet de préoccupation majeur pour la population. De plus, les tentatives de mobilisation de l opinion sur d autres OGM que les plantes se sont soldés par des échecs relatifs. Enfin, nous l avons vu, la mainmise de grosses entreprises semencières sur la filière était remise en question par des mouvements affiliés à l altermondialisme. Le journal Libération pouvait alors titrer sans retenue : «le soja fou arrive sur l Europe» 3. Si ces facteurs sont souvent évoqués lorsque l on traite des PGM, M. Axel Kahn a voulu insister sur la notion de risque acceptable pour le citoyen/consommateur. La notion de risque est fonction de la fréquence de l incident mais aussi de la gravité de l incident. Par exemple, un événement rarissime mais aux conséquences très graves est acceptable au niveau des risque (c est le cas par exemple des crashs aériens). Dans le domaine pharmacologique, les risques acceptés par rapport aux effets secondaires des médicaments sont énormes car le bénéfice escompté l emporte. Conclusions A l époque où Axel Kahn siégeait au CGB, la commission n avait pas reçu de preuves scientifiques suffisantes pour interdire la culture des PGM en plein champ. Le 22 avril 1998, la Commission Européenne autorise la culture du maïs MON810 4 (qui possède un gène bactérien codant pour une toxine anti-insecte) i. Cependant, le débat français sur les PGM s est rapidement politisé et un moratoire sur la culture du maïs MON810 a depuis été régulièrement renouvelé 5. En conséquence, le déplacement du débat des PGM s est déplacé vers le politique puis vers un débat idéologique coupé des réalités scientifiques. Encore à l heure actuelle, l absence de neutralité dans ce débat ne permet plus à la parole scientifique d être écoutée. Sans promouvoir spécifiquement les PGM, il est aisé de constater que le scientifique et donc indirectement le citoyen est la première victime d une absence d espace de débat sur ce thème. 3 Une du journal Libération, 1 er novembre 1996 4 Journal Officiel des Commissions Européennes, Décision du 22 avril 1998 5 Journal Officiel de la France, 18 mars 2012

M. Andéol Falcon de Longevialle, chef de projet Plant Process Innovation Intervention de M. Andéol Falcon de Longevialle, docteur en biologie cellulaire et moléculaire, chef de projet Plant Process Innovation Introduction M. Andéol Falcon de Longevialle est venu présenter la plate-forme VLP Express de découverte à haut-débit de vaccins en utilisant la technique des particules pseudo-virales (VLP). Cette plate-forme a été développée par la société canadienne Medicago en partenariat afin de développer des vaccins dans des délais très courts. Ce développement technologique s est fait au sein du Génopole, premier bioparc français dédié aux biotechnologies. Actuellement, M. Andéol Falcon de Longevialle est chef de projet auprès du Génopole pour la mise en place du laboratoire P2I (Plant Process Innovation) qui sera ouvert prochainement sous la direction de M. Héribert Hirt. Un défi triple : produire des vaccins efficacement, rapidement, pour un coût raisonnable La production de vaccins repose sur deux grandes approches. La première consiste à isoler un virus natif, à l inactiver puis à le produire à grande échelle dans des systèmes animaux (œuf, cultures cellulaires). La seconde utilise le génie génétique en produisant un peptide épitope dans des cellules d insectes, de bactéries, de levure ou encore de plantes. M. Andéol Falcon de Longevialle a expliqué les avantages de la seconde approche lorsque des particules pseudo-virales sont produites en système plante. D après une étude de la société ALCIMED parue en 2009, il y avait 49 vaccins en développement dont la plupart sont développés en systèmes cellulaires. Cependant, on peut voir un développement rapide des vaccins développés à base de particules pseudo-virales. Cette technologie possède des avantages en terme de rapidité, d efficacité et pour un coût raisonnable. La technologie VLP Express Plusieurs versions de la protéine hémagglutinine A du virus H1N1 de la grippe aviaire ont pu être exprimée de manière transitoire dans des plants de tabac, le tout en milieu confinée. Les différentes versions de la particule pseudo-virale sont alors testées pour leur pouvoir antigénique et le meilleur candidat est produit à grande échelle. La production commerciale de vaccin a lieu en moins de 4 semaines ce qui a démontré la rapidité et la fiabilité du processus. Le procédé de fabrication dans son détail La technologie VLP Express repose sur des approches de génie génétique, de biochimie et de chimie analytique.

M. Andéol Falcon de Longevialle, chef de projet Plant Process Innovation Dans un premier temps, les techniques du génie génétique (clonage) sont utilisées pour produire la protéine recombinante d intérêt (ici des glycoprotéines H5 ou H1) à l aide des 8 vecteurs d expression disponibles. Ensuite, le vecteur recombinant est introduit dans la bactérie Agrobacterium tumefaciens pour pouvoir ensuite transformer de manière transitoire les plants de tabac par infiltration des feuilles. A l aide d un processus automatisé, il est possible de réaliser 50 infiltrations par jour (3 plantes / infiltration) ce qui accroît l homogénéité et la reproductibilité des transformations. Après un temps d incubation de 3 à 5 jours, les protéines recombinantes sont exprimées et sécrétées dans l espace entre la membrane plasmique et la paroi végétale à savoir l apoplasme (spécifique des végétaux). Dans un second temps, la paroi est digérée de manière enzymatique de manière à ne libérer que les produits présents dans l apoplasme. Les produits de l apoplasme sont ensuite séparés et caractérisés par un analyseur couplé à un microscope électronique (pour visualiser les particules pseudo-virales). Le passage à la phase de production s est fait via l unité de production de vaccins en Caroline du Nord. Plus de 120 millions de doses de vaccins contre la grippe pandémique H1N1 et 40 millions de doses contre la grippe saisonnière ont été produites (Figure 1).

Figure 1. De la R&D au produit, la stratégie scientifique chez Plant Process Innovation

M. Fréderic Bourgaud, Professeur à l ENSAIA et membre fondateur de Plant Advanced Technologies SAS Fréderic Bourgaud (Plant Advanced Technologies, SAS) Les plantes sont des productrices naturelles de substances médicinales Si la transgénèse ouvre de nouvelles perspectives pour la production de molécules à intérêt pharmaceutique, c est vite oublier le potentiel naturel des plantes. En effet, celles-ci sont capables de synthétiser des molécules complexes dont certaines servent de traitement thérapeutiques contre certains cancers par exemple (cas de la vinblastine extrait de la pervenche de Madagascar, Catharanthus roseus, Figures 2 & 3). Historiquement, les plantes ont fourni nombre de molécules utilisées dans la pharmacopée moderne. Citons l exemple bien connu de l aspirine (acide salicylique extrait de l écorce du saule). Pourtant, à l heure actuelle, le pipe-line d homologation de l industrie pharmaceutique est relativement pauvre en substances naturelles. L explication pourrait venir de la formation en chimie des personnes qui travaillent pour la pharmaceutique. Peut-être pensent-ils qu il sera toujours plus facile de synthétiser la molécule que de l extraire. D autre part, le dogme «une molécule par maladie» n incite pas à traiter les pathologies par un mélange complexe de substances naturelles. Comment, dès lors, rendre les plantes attractives pour l industrie pharmaceutique? Tout d abord, les plantes sont capables de synthétiser des molécules uniques dans le règne du vivant à l exemple des alcaloïdes complexes de la pervenche de Madagascar (Fig. 2 & 3). De plus, au sein d une espèce végétale, il est possible de sélectionner les plants qui sécrètent le plus de substances grâce à la variabilité génétique naturelle parmi des populations naturelles. Enfin, et c est là l une des idées ingénieuses de la société, il est possible d accroître la production d une substance par la plante suivant les conditions environnementales (stress salin, UV, attaque par un agent pathogène, etc.).

Figure 2. Fleur de Catharanthus roseus Figure 3. Structure de la vinblastine

M. Fréderic Bourgaud, Professeur à l ENSAIA et membre fondateur de Plant Advanced Technologies SAS Une technologie mature, les «Plantes à traire» Pour tirer au mieux parti de la capacité des plantes à sécréter des molécules d intérêt, la société PAT cultive les plantes en hydroponie c est-à-dire avec les racines qui baignent dans une solution nutritive (Figure 4). M. Fréderic Bourgaud a pris l exemple de la Ruta graveciens, une espèce qualifiée «d herbe aux mille grâces» au Moyen-âge. Cette espèce synthétise des centaines de métabolites secondaires comme les furalcoumarines 6 et la sécrétion racinaire de ces molécules en hydroponie a donné de bons résultats. La question s est alors posée quant à savoir si la technique des «Plantes à traire» était généralisable à d autres espèces. En utilisant des tensioactifs pour perméabiliser les parois racinaires, l extraction d alcaloïdes d une espèce de Datura a confirmé l intérêt de cette technologie. En effet, il était possible d obtenir autant d alcaloïdes par la sécrétion racinaire qu en broyant l intégralité de la plante. De plus, grâce aux apports de la biologie moléculaire et des bases de données publiques, il fut possible d identifier certains des gènes clés impliqués dans ces voies de synthèse. «PAT Friday» ou la production de protéines recombinantes en plante carnivore A l origine, une idée un peu folle (née un vendredi soir!), la production de protéines recombinantes avec des plantes carnivores s avère pleine de promesses. En effet, les plantes carnivores possèdent des cellules spécialisées dans la sécrétion de substances collantes ou digestives pour attraper et digérer leurs proies. La transformation des plantes carnivores par Agrobacterium est possible (test GUS) ce qui a rendu possible et la production de protéines recombinantes (interféron gamma humain) chez Drosera sp. La technologie «PAT Friday» permet une récolte aisée des molécules d intérêt et une purification simplifiée. Ceci représente un avantage compétitif car l extraction représente environ 80% du coût total. Conclusions L intervention de M. Fréderic Bourgaud a été utile pour montrer que toute l innovation sur le «Molecular Farming» ne passait pas nécessairement par de la transgénèse. Sur des espèces d intérêt pharmaceutique, toute connaissance fondamentale sur la voie de biosynthèse d une molécule à forte valeur ajoutée a des retombées économiques intéressantes 6 Gontier et al., Plant Sci. 163 (2002) 723-732

Figure 4. La technologie des «plantes à traire»

Herman Höfte, Directeur de Recherche à l INRA de Versailles Intervention de M. Herman Höfte, Directeur de Recherche à l INRA Applications de l ingénierie métabolique en alimentation et dans l industrie Dans le cas de l alimentation humaine, des espèces comme la canne à sucre ou le riz ont été transformées génétiquement afin d améliorer leurs propriétés saccharifiantes ou nutritionnelles. Dans le cas de la canne à sucre, de l ingénierie métabolique a été réalisé afin de transformer le saccharose en isomaltulose, un sucre au pouvoir sucrant important mais peu digeste et qui peut être utilisé comme édulcorant 7. Pour le riz, un des principaux défis est d augmenter la valeur nutritionnelle du riz blanc, naturellement pauvre en vitamines et en minéraux. En Asie du Sud-Est, les enfants souffrent généralement d une carence en provitamine A du fait d un régime alimentaire peu diversifié qui repose majoritairement sur la consommation de riz blanc 8. Pour remédier à cette carence, des lignées transgéniques de riz qui expriment un gène de maïs et un gène de riz dans le riz blanc ont été produites 9. Ce nouveau riz est appelé «riz doré» car il contient de grandes quantité de béta-carotène qui sert de précurseur à la synthèse de la vitamine A dans le corps humain. En application industrielle, la transgénèse peut servir à modifier des voies de synthèse pour orienter le métabolisme de la plante pour produire spécifiquement un composé d intérêt. Un exemple récent vient de la création par la société BASF d une variété de pomme de terre transgénique baptisé Amflora. Cette variété, dont la culture en champ était autorisée par la Commission Européenne, produit beaucoup plus d amylopectine (forme ramifié de l amidon) et peu d amylose (forme linéaire de l amidon) 10. Cette variété de pomme de terre a pour débouché l industrie papetière ou encore agroalimentaire (épaississants). A noter que BASF, face à l opposition sociétale aux PGMs, a décidé de transférer l intégralité de son département R&D sur les biotechnologies végétales à Raleigh, en Caroline du Nord (Etats-Unis) 11. Des grands enjeux dans l énergie et la chimie des matériaux L Union Européenne cherche à promouvoir la filière des biocarburants et s est dotée d objectifs chiffrés 12. Le développement de carburants dits de «seconde génération» doit permettre de mieux exploiter la biomasse végétale. De plus, une large part de l industrie chimique est basé sur la pétrochimie c est-à-dire sur la transformation chimique de produits dérivés du pétrole. Le passage à une «chimie verte» basée sur des ressources renouvelables 7 Basnayake et al., (2012). Plant Biotechnology Journal, 10(2):217 225 8 1992. Bulletin de l OMS, volume 70, 2 ème édition 9 Paine et al., (2005), Nature Biotechnology 23:482-487. 10 Journal Officiel de l Union Européenne, décision du 2 mars 2010 (n C(2010) 1193) 11 BASF, communiqué de presse du 16 janvier 2012 12 Journal Officiel de l Union Européenne, directive 2003/30/CE du Parlement Européen et du Conseil du 8 mai 2003

Herman Höfte, Directeur de Recherche à l INRA de Versailles comme les végétaux doit également permettre de tirer profit au mieux de la ressource végétale. Pour relever ces défis ambitieux, il faudra améliorer les caractères de plantes cultivées pour leur biomasse comme Miscanthus (une herbe pérenne de la famille des Graminées qui peut atteindre deux mètres), le sorgho (bien adapté à la sécheresse) ou l eucalyptus (arbre à croissance rapide mais exigeant en eau). De manière complémentaire, nous manquons de connaissances fondamentales sur les voies de biosynthèse des sucres complexes chez les plantes. Par exemple, sur la plante modèle Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) la mieux décrite au niveau génétique, plus d un millier de gènes sont impliqués dans la synthèse de sucres complexes mais peu ont réellement été étudiés en détail. La paroi végétale renferme de la lignine qui peut gêner la production de biocarburants de deuxième génération. Chez les céréales dont la biomasse est d intérêt industriel (Miscanthus, sorgho, etc.), la paroi cellulaire est structurée par des microfibrilles de cellulose décorées par des hémicelluloses d arabinoxylanes (Figure 5). De plus, des polymères de lignines viennent renforcer cet assemblage composite. Globalement, on peut estimer que la paroi cellulaire des graminées est composée à 45% de cellulose, à 30% d hémicellulose, à 20% de lignine et à quelques pourcents d autres composés. Il serait intéressant de modifier quantitativement et qualitativement la lignine car c est l obstacle majeur pour la dépolymérisation des polysaccharides, condition indispensable à la production de biocarburants. En effet, la lignine et ses dérivés inhibent la fermentation par les souches de levure et il y a une forte corrélation négative entre la teneur en lignine et la saccharification. Pour enlever la lignine de la biomasse végétale, il faut recourir à des procédés dont le coût varie entre 50 et 800 la tonne. L étude d espèces modèles permet de modifier de manière contrôlée la structure de la lignine L étude d une petite céréale (Brachypodium distachyon) a permis d identifier certains gènes majeurs qui contrôlent la structure de la paroi des graminées. La structure linéaire de la lignine est très liée avec les chaînes de cellulose. L isolement d un mutant de Brachypodium déficient dans une enzyme, la cinnamyl alcool déshydrogénase (CAD1), a montré que ce mutant incorpore des aldéhydes à la place des alcools dans les polymères de lignine sans observer de changements notables au niveau de la plante. La lignine de ce mutant possède moins de chaines linéaires et plus de points de branchements : la saccharification de la lignine de ce mutant est ainsi améliorée. Sur la plante modèle Arabidopsis, un mutant double déficient dans les gènes Laccase 4 et Laccase 17 possède une

Figure 5. Composition de la paroi végétale chez les céréales

Herman Höfte, Directeur de Recherche à l INRA de Versailles croissance altérée en présence d une lumière continue (24h/24) car ses vaisseaux conducteurs de la sève brute sont collapsés. Il semble donc que des variations de la composition et des propriétés physicochimiques de la lignine peuvent être soit bien tolérées par la plante, ou au contraire, avoir des conséquences graves pour la physiologie de la plante. De plus, le degré de polymérisation des branchements influence l extractibilité de la lignine et ses propriétés technologiques. Conclusions Il reste beaucoup de connaissances fondamentales à acquérir sur la régulation de la composition de la paroi des végétaux. Ainsi, la composition chimique de la paroi peut être extrêmement variable. Les fibres du coton sont composées à 95% de cellulose tandis que les parois de l albumen du grain de blé sont formées à 90% d arabinoxylanes. Il faudra donc exploiter cette variabilité tout en estimant l impact de l ingénierie de la paroi végétale sur la performance de la culture.

M. Daniel BURTIN, directeur général d Agro Biotech Accélérateur Intervention de M. Daniel BURTIN, directeur général d Agro Biotech Accélérateur Brève historique du «Molecular Farming» Les premières plantes transgéniques ont été crées il y a plus de 30 ans 13. Grâce aux progrès en génie génétique et dans les rendements culturaux, l idée qu il devient possible de produire des protéines humaines dans des plantes transgéniques fait son chemin. Des sociétés de biotechnologies comme Croptech, Medicago, Biosem, etc. sont fondées. Cependant, le modèle économique («business plan») n est pas toujours très clair et les coûts additionnels spécifiques aux OGM ne sont pas toujours bien appréhendés. Une fois la preuve de concept établi, les espoirs de l industrie pharmaceutique ont souvent été déçus et peu de candidats sont allés jusqu aux essais cliniques. Les sociétés de biotechnologies spécialisées dans le «Molecular Farming» ont alors évolué suivant le modèle des sociétés pharmaceutiques par le recrutement de pharmaciens, la mise en place d un contrôle qualité ou encore la collaboration avec des agences spécialisées dans le pharmaceutique. Premier exemple : production d une lipase gastrique de chien dans du Maïs OGM cultivé en plein champ (société Meristem) L insuffisante pancréatique exocrine entraîne une diminution de la digestion des lipides et une perte de poids. Des traitements à base de lipases gastriques de porc sont disponibles mais 50% des patients n y répondent pas. La production d une lipase gastrique issue du chien et résistante au passage dans l estomac humain permettrait d améliorer les traitements de l insuffisance pancréatique. Le choix pour produire la lipase gastrique du chien s est porté sur le grain de maïs. Pourquoi un tel choix? Tout d abord, il fallait un système de production eucaryote car la lipase gastrique du chien est glycosylée (modification impossible en système bactérien procaryote). Ensuite, le grain de maïs pouvait être conservé facilement à température ambiante tout en préservant la protéine d intérêt. Il était également possible de sélectionner des lignées transgéniques stables de maïs issues de variétés élites, c'est-à-dire avec de forts rendements. Finalement, pour éviter des problèmes de dissémination de pollen transgénique, un fond génétique mâle stérile a été choisi et la fécondation naturelle se faisait à l aide de plants de maïs normaux placés à intervalle régulier entre les rangées de maïs transgéniques. Une fois l autorisation de la culture en plein champ obtenue, la traçabilité était assurée à chaque étape de la culture et la protéine était extraite après polissage du grain, 13 Marc Van Montagu (2011) Annual Review of Plant Biology 62: 1-23

M. Daniel BURTIN, directeur général d Agro Biotech Accélérateur broyage, extraction, filtration,chromatographie, ultrafiltration, purification à 97% et enfin séchage final du produit. Ici encore, la majeure partie du coût était due à l extraction et à la purification de la protéine. Le rendement final s établissait à 400g de lipase purifiée par tonne de maïs dégermé pour un volume de production égale à 1kg de purification de lipase par semaine. Finalement, le passage en essais de phase I et phase II se sont bien déroulés. Cependant, après ce beau succès, l affaire Prodigene aux Etats-Unis 14, une récolte de soja destinée à l alimentation humaine a été contaminée par du maïs produisant une protéine recombinante, est venue remettre en cause cette technologie. D autre part, les craintes sur la sécurité d approvisionnement en médicament par rapport aux fluctuations des rendements ont scellé le destin de cette technologie. Le confinement, une solution rentable? Le confinement répond à des préoccupations diverses (sociétales, agricoles, etc.) et les cultures transgéniques se distinguent par leur degré de confinement : En serre de type S2 pour des cultures de PGM stables ou avec des expressions transitoires. En bioréacteurs stériles pour des lentilles d eau, des cellules de mousse ou des algues unicellulaires. Les solutions retenues par les différentes sociétés du secteur sont variables. Meristem cultive des plants de tabac transgéniques en serre (25kg de biomasse par an par m2). L extraction de la protéine d intérêt se fait à partir de biomasse congelée ou en flux tendu sur une journée. M. Daniel Burtin estime que pour produire une tonne de lipase, il faut compter de 15 à 20 millions d euros soit le coût de culture 5 générations par an sur 8ha de serre utile. D autres sociétés ont fait le choix de développer des bioréacteurs avec des lentilles d eau ou des cellules de carotte afin de pouvoir produire en milieu clos, stérile et en faisant de la propagation clonale des végétaux. Dans tous les cas, pour une culture rentable du fait des coûts du confinement, il faut des produits à haute valeur ajoutée et des besoins de l ordre du kilogramme ou de dizaines de kilogramme par an. Conclusion : un secteur en évolution vers un modèle pharma La production en masse à faible cout s estompe et les sociétés du «molecular farming» se transforment en PME qui se développent sur le modèle de la pharmaceutique. Ces sociétés produisent des protéines protégées par brevet ou signent avec un grand groupe pharma pour les essais cliniques. Dans le secteur, les besoins en financement deviennent à la fois conséquents et récurrents. Il faut donc baser le modèle économique en fonction des opportunités en particulier sur la valeur ajoutée de la molécule produite. 14 Washington Post, Biotech Firm Mishandled Corn in Iowa, 14 novembre 2002

M. Jean-Yves Le Deaut, député de Meurthe et Moselle et Vice-président de l'office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques Intervention de M. Jean-Yves Le Deaut, député de Meurthe et Moselle et Vice-président de l'office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques Préambule M. Jean-Yves Le Deaut fait partie d un groupe de 18 députés et 18 sénateurs qui traitent de sujets qui ont rapport avec les sciences et technologies 15. En 2005, il a réalisé une mission parlementaire sur les OGM et un rapport sur la place des biotechnologies en France et en Europe. M. le député a également participé à un rapport sur la question de l innovation à l époque de la peur des risques paraîtra très prochainement. Innovation & société Il y a un continuum entre la recherche fondamentale et appliquée et il ne sert à rien de les opposer de manière stérile. En effet, M. le député a voulu insister sur l importance de développer un milieu favorable pour développer de la connaissance tout en allant vers l application quand c est possible. Dans notre pays et à la différence des Etats-Unis ou de l Angleterre, aucun président ou premier ministre ne s est exprimé dans les tribunes de grands journaux scientifiques. La science n apparaît donc pas comme une priorité dans notre pays. Comme dit précédemment par M. Axel Kahn, la société dans son ensemble perçoit la science comme un progrès mais à la condition qu elle bénéficie à l ensemble de l humanité. Le député s est alors adressé directement à l assemblée composée en grande partie d étudiants et de chercheurs pour promouvoir l idée que la valorisation de la recherche est un service rendu à la société. Il n a cependant pas précisé par quel moyen incitatif. Innovation, facteurs positifs et freins L innovation est freinée du fait d un manque de débat et aussi par un manque de mise en avant des bénéfices liés à une technologie. Le député a voulu citer ce qui, selon lui, comptait parmi les facteurs d innovation. Au niveau de l enseignement supérieur, il a cité le goût du travail de groupe et la qualité de l enseignement et la création et qualité de l enseignement. Au niveau entrepreneurial, il a plaidé pour la promotion de l esprit d entreprise par les médias, la séparation du crédit impôt recherche entre PME/PMI et grands groupes et la combinaison de plusieurs sources de financement (Oséo, banques, etc.). Enfin, concernant le respect de la propriété intellectuelle, il a estimé qu il faut protéger le certificat d obtention végétal (COV) qui permet de créer de nouvelles variétés tout en rétribuant le sélectionneur sans pour autant bloquer des améliorations futures (à l inverse du brevet qui interdit). En résumé, c est tout un environnement favorable à la prise de risque 15 www.jyledeaut.fr

M. Jean-Yves Le Deaut, député de Meurthe et Moselle et Vice-président de l'office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques qu il faut créer. On estime qu en 2030, dans la zone l OCDE, les biotechnologies pourraient assurer 2.7 % du PIB 16. 16 http://www.oecd.org/prospective/bioeconomie/2030

Organisation Le colloque «MOLECULAR FARMING : de la recherche scientifique vers une innovation technologique» a été organisé par les 11 étudiants de la Dominante d'approfondissement Explore and Promote Plant Resources (ExPPRes) d AgroParisTech. Ils ont été assistés par un conseil scientifique composé de Sylvain Chaillou (Professeur AgroParisTech), Philippe Grappin (Maître de Conférences AgroParisTech), Agnès Ricroch (Maître de Conférences AgroParisTech) et Marcel Kuntz (Directeur de Recherches au CNRS). Il s est tenu le 23 février 2012 au siège d AgroParisTech au 16 rue Claude Bernard à Paris. Soutien financier Laboratoire d Excellence Saclay Plant Sciences