Les bactéries : de puissantes usines à insuline

Grâce au développement des techniques de génie génétique moléculaire, nous avons mis les bactéries de notre côté en les utilisant comme bio-usines pour la production de substances d'intérêt thérapeutique. C'est le cas de l'insuline.

Rédigé et vérifié par le médecin Nelton Abdon Ramos Rojas.

Dernière mise à jour : 28 octobre, 2022

Des bactéries produisant quelque chose qui peut nous sauver la vie ? Bien que l’on apprenne généralement dès le plus jeune âge que ces micro-organismes provoquent de multiples maladies, la biotechnologie a trouvé un moyen de changer cette perspective.

L’une des découvertes les plus intéressantes de ses techniques concerne la production d’insuline. Voyons ci-dessous ses aspects les plus pertinents et quelles sont les complications de l’utilisation de bactéries comme bio-usines.

Le développement des techniques de génie génétique

La génétique a connu une avancée vertigineuse depuis le milieu du 20e siècle. Beaucoup connaissent Watson, Crick et Franklin : les scientifiques qui, en 1953, ont découvert la structure en double hélice de l’ADN — et ont reçu un prix Nobel pour cela —. À la suite de cette découverte, et de bien d’autres, la science qui traite de la manipulation du matériel génétique, connue sous le nom de génie génétique moléculaire, est née.

Cette science est à l’origine de l’ADN recombinant, qui n’est rien de plus qu’une nouvelle molécule contenant du matériel génétique d’origines différentes. La première molécule d’ADN recombinant a été construite en 1972 par Jackson, Simons et Berg, une étape importante qui leur a valu le prix Nobel de chimie en 1980.

Aujourd’hui, le génie génétique a tellement progressé que nous sommes capables de produire des micro-organismes génétiquement modifiés afin qu’ils produisent la substance que nous voulons. Dans ce cas : l’insuline humaine recombinante, une hormone utilisée pour traiter le diabète.

Production d’insuline humaine recombinante

Théoriquement, grâce à l’utilisation de techniques de génie génétique, il est possible d’extraire le gène responsable de la production d’une molécule d’intérêt (en l’occurrence, le gène qui code pour l’insuline) et, grâce à des techniques de génie génétique, de l’insérer dans une bactérie. De cette façon, les nouvelles bactéries recombinantes produiront de l’insuline d’une manière similaire à la façon dont les humains le font.

Pourquoi les bactéries sont-elles choisies comme productrices de molécules d’intérêt ? ou ce qui revient au même : les bio-usines. Ceci est principalement dû à son taux de multiplication élevé et à la facilité certaine de son entretien.

En d’autres termes : ces bio -usines peuvent produire une grande quantité d’insuline en peu de temps. Cependant, bien que la procédure semble assez facile en théorie, ce n’est rien de plus qu’une vision très simpliste de la réalité. Des complications surviennent dans la pratique, et non quelques-unes.

Complications dans l’utilisation des bactéries comme bio-usines

Tout d’abord, chaque micro-organisme a une température et des conditions de croissance optimales. Tous ne sont pas compatibles avec la substance à produire ; par conséquent, il est nécessaire de choisir le microorganisme producteur en fonction des caractéristiques de la molécule d’intérêt.

Deuxièmement, le problème n’est pas la production, nous pouvons générer des micro-organismes génétiquement modifiés qui donnent naissance à presque n’importe quelle molécule qui est le produit d’un seul gène.

Cependant, en raison des différences de synthèse moléculaire et de traitement entre les organismes procaryotes (bactéries ) et eucaryotes (cellules), le processus de production peut ne pas être exactement le même malgré le fait que la séquence codante, c’est-à-dire le gène, soit la même. Par conséquent, l’insuline produite dans le micro -organisme génétiquement modifié peut ne pas être fonctionnelle chez l’homme.

Troisièmement, nous pouvons avoir le micro-organisme idéal pour la production d’une certaine molécule et également avoir vérifié que le produit généré conserve sa fonctionnalité. Cependant, le problème se pose lorsqu’il s’agit d’extraire et de purifier la molécule d’intérêt.

La tâche compliquée de purifier les substances

Les bactéries sont cultivées dans de grands réservoirs appelés bioréacteurs. Ces bioréacteurs contiennent tous les nutriments nécessaires pour que le micro-organisme se multiplie et commence à produire la substance d’intérêt, qui sera excrétée dans le milieu.

En quelques heures ou quelques jours, selon le micro-organisme utilisé, un milieu contenant des bactéries vivantes et mortes, des déchets et le produit d’intérêt sera obtenu. C’est là que commence la partie compliquée. Non seulement doit-il pouvoir séparer certaines substances des autres, mais aussi, pour que le produit soit commercialisé, il doit passer une série de tests afin de répondre aux normes de qualité appropriées.

Malgré les complications, les bactéries sont déjà de puissantes bio-usines, utilisées pour la production à l’échelle industrielle d’insuline, de facteur X de coagulation sanguine, d’une multitude d’antibiotiques, et bien plus encore. Ainsi, le développement des techniques de génie génétique a conduit à une amélioration substantielle de la qualité de vie des personnes qui bénéficient de la production industrielle de ces substances.