Paris-Saclay, terreau propice à une biologie synthétique

Chaque année, depuis 2012, une équipe d’élèves et d’étudiants participe sous la bannière de Paris-Saclay à une compétition internationale créée en juillet 2011 à l’initiative de la Fondation iGEM, en vue de promouvoir la « biologie synthétique ». En octobre, elle rejoindra les quelques 300 autres équipes pour présenter son projet. Etienne Kukielczynski et Victor Billon, respectivement physicien et biologiste en cours de formation, nous en disent plus, avec Sylvie Lautru, qui les accompagne avec quelques doctorants et enseignants chercheurs, au titre de superviseur.

On a toujours à apprendre du vivant pour innover et même trouver des réponses à des problématiques sociétales. Mais le vivant est chose trop sérieuse pour en confier l’étude aux seuls biologistes et autres spécialistes des sciences du même nom. Un physicien, un ingénieur ou même un juriste peut avoir un point de vue intéressant. Les premiers parce que l’étude du vivant requiert des équipements et instruments de mesure, le second parce que bien des avancées scientifiques soulèvent des questions d’éthique. Que dire des artistes qui, par les pas de côté qu’ils font faire, aident à poser un regard neuf ?
C’est aujourd’hui plus que nécessaire à l’heure de la « biologie synthétique », une approche consistant à s’inspirer des systèmes vivants pour concevoir des processus ou solutions industriels et biotech dans différents domaines (la pharmaceutique ou les biocaburants, par exemple).
C’est en tout cas la double conviction qui a manifestement incité des informaticiens et ingénieurs du prestigieux MIT à mettre en place chaque année, depuis 2004, iGEM : quatre lettres pour International Genetically Engineered Machine (prononcer en conséquence l’acronyme [ai]gem), une compétition visant à promouvoir cette « biologie synthétique » (l’équivalent français de Genetically Engineered Machine) auprès des jeunes.

300 équipes en lice

Sont, en effet, invités à y participer des étudiants déjà bien avancés dans leurs études aussi bien que des lycéens, réunis par équipes multidisciplinaires autour d’un projet dans une catégorie donnée, parmi les suivantes : Biologie fondamentale ; Environnement ; Energie ; Nourriture et Nutrition ou encore Art. Les équipes ne sont pas abandonnées à elles-mêmes mais sont encadrées par des superviseurs. Ni ne partent de rien : iGEM fournit des « biobriks », pour leur permettre de créer leur système génétique. Au total, pas moins de 300 équipes venues du monde entier seront invitées à présenter leur projet à l’occasion de la convention qui se tient chaque année, en octobre, à Boston. Au terme d’un long processus qui débute dès le mois de mars.
Pour être une compétition, iGEM n’en vise pas moins aussi à créer un « environnement sain de concurrence », favorable à des démarches de « collaborations ouvertes », qui sachent faire fi des frontières disciplinaires. Elle se veut aussi un prétexte à une vulgarisation scientifique du potentiel comme des défis à relever en matière de biologie synthétique.

Une équipe made in Paris-Saclay

Le sait-on ? Une équipe à chaque fois renouvelée y concourt chaque année, depuis 2012, sous la bannière de Paris-Saclay. Et avec succès. En quatre ans, elle a déjà récolté deux médailles d’or et une de bronze.
Signe de l’audience croissante d’iGEM sur le campus Paris-Saclay : le nombre de plus en plus élevé de volontaires. Jusqu’ici, l’équipe comptait en moyenne une quinzaine de personnes (sans compter l’équipe encadrante, composée de doctorants et d’enseignants-chercheurs). Cette année, près du double de candidats se sont manifestés. Chargée de recherche au CNRS, membre de l’équipe encadrante, Sylvie Lautru relève que, pour la première fois, une sélection a dû être faite pour n’en retenir au final « que » 21.
Parmi eux, Victor Billon, élève à l’ENS Cachan, en 3e année de biologie, à l’Université Paris-Saclay, et Etienne Kukielczynski, qui poursuit, lui, une licence en physique. Sylvie assiste à l’entretien qu’ils nous accordent, au cas « où ils n’auraient pas la réponse à certaines questions ». Elle n’aura guère besoin d’intervenir ou si peu, tant nos deux étudiants sont concernés et motivés.
Avec les 19 autres, Victor et Etienne composent une équipe des plus multidisciplinaires : outre notre inattendu physicien, on y trouve deux juristes, un informaticien, etc. Sans compter des élèves de l’Institut Villebon Georges Charpak dont la formation est par définition multidisciplinaire. Que les uns viennent de l’université, les autres de grandes écoles est un fait sur lesquels ni Victor ni Etienne n’éprouvent le besoin de s’attarder, tant les affinités se sont manifestées naturellement entre eux comme avec leurs autres coéquipiers.

Témoignage d’un biologiste et d’un physicien

Et puis cette multidisciplinarité est rendue nécessaire aussi bien par les problématiques traitées que le contenu du projet et les modalités de présentation. Chaque équipe devra en effet le présenter via un site internet dont la construction nécessite des compétences que n’ont pas forcément les biologistes, mais que peuvent apporter d’autres étudiants, plus familiers avec les outils informatiques. A quoi s’ajoutent les prototypes ou les appareils – des instruments de mesure, par exemple – dont la fabrication justifie, rappelons-le, la présence de physiciens, d’informaticiens ou d’électroniciens.
Mais eux, Etienne et Victor, pourquoi ont-ils souhaité prendre part à cette aventure ? Leurs motivations, comme on s’en doute, sont singulières et néanmoins convergentes. Victor invoque bien sûr son intérêt pour la biologie. Etienne met, lui, en avant son expérience de l’engagement associatif. « J’aime cela. » Et le même d’ajouter une conviction plutôt paradoxale dans la bouche d’un physicien : « Le XXIe sera probablement celui de la biologie. » Pour autant, le physicien ou ingénieur n’est pas appelé à être relégué au second plan, « car, insiste-t-il, cette biologie synthétique requiert des appareils et des équipements dont la conception nécessitera leur concours. » D’ailleurs, iGEM, rappelle-t-il encore, a été créé par des enseignants qui n’étaient pas biologistes, mais informaticiens ou ingénieurs.
Mais comment un physicien peut-il se sentir autant dans son élément dans ce domaine de la biologie synthétique ? La réponse fuse : « Après tout, il s’agit ni plus ni moins que d’appliquer à la biologie des principes de la mécanique (au sens où il s’agit d’assembler des fonctions), bien connus, par définition, des physiciens. Le vivant est aussi affaire d’interaction. C’est en cela qu’il m’intéresse. »
Comment a-t-il eu connaissance du concours ? « Depuis mon inscription à l’université, je recevais chaque année les emails de Sylvie. Au fur et à mesure que les éditions se succédaient, le sentiment de passer à côté d’une opportunité se renforçait. J’ai fini par me dire : pourquoi pas moi ? ».
Quant à Victor, il en a été informé par des normaliens qui y avaient participé. « Ils m’ont incité à le faire à mon tour en soulignant le fait que cela s’inscrivait dans la dynamique Paris-Saclay et pouvait donc être enrichissant. J’ai assisté à la première réunion, puis à la suivante et ainsi de suite. Finalement, je suis resté. » Et manifestement sans regret : « C’est épanouissant au sens où cela nous fait sortir de la logique des cours classiques. L’iGEM permet d’acquérir des connaissances sur le mode de la recherche en les appliquant en direct. C’est plus stimulant. »
En bon béotien, nous nous risquons à poser une autre question : dans quelle mesure cette biologie synthétique participe-t-elle au biomimétisme dont on parle de plus en plus ? Pour Victor, elle y participe bien au sens où « elle ne vise pas à créer quelque chose ex-nihilo, mais à se servir de ce que la nature sait faire depuis au moins 3,5 milliards d’années. » Le même : « L’idée est donc de s’inspirer d’elle, de reproduire des processus du monde vivant, en les adaptant à divers domaines industriels, tout en les simplifiant ». Sylvie, dans l’une de ses rares interventions, précise cependant : « Bien plus, il s’agit de concevoir des solutions à partir d’organismes existants en leur attribuant de nouvelles fonctions, qu’ils n’ont pas naturellement. » Comme, par exemple, produire des biocarburants de nouvelle génération ou de nouveaux médicaments. A propos des biobricks, Victor précise encore : « l’iGEM met à disposition celles fabriquées par les équipes des années précédentes, le but étant d’en fabriquer à chaque fois de nouvelles. »

21 étudiants à réunir

En rejoignant iGEM, Victor, Etienne et les autres se sont engagés dans un processus qui doit les mener jusqu’en octobre, donc. L’équipe s’est déjà réunie avec ses superviseurs le 19 mars dernier pour, comme à chaque édition, un premier week-end de brainstorming à l’issue duquel deux projets ont été retenus : 1) « Dépolluer les eaux usées en supprimant les œstrogènes » et 2) « Tester l’influence du rapprochement spatial de fragments de l’ADN sur la transcription de gènes ». Des sujets qui, comme on l’aura compris, s’inscrivent dans une démarche fondamentale, en tenant compte de la composition de l’équipe. Sylvie : « Lors d’une précédente édition, le projet avait porté sur un processus de dépollution des PCB dans la Seine, en tirant profit de la présence de chimistes ».
Au moment de notre entretien, l’équipe en était encore à réfléchir aux projets au plan théorique. La prochaine étape, en juin, consistera à procéder aux premières manipulations. Mais comment fait-on pour réunir autant d’étudiants (21 !) et leurs superviseurs, qui, en plus d’avoir un emploi du temps déjà bien fourni, relèvent d’établissements encore éloignés les uns des autres (ENS Cachan, par exemple, ne rejoindra le Plateau de Saclay qu’en 2018) ?
Comme le précisent Etienne et Victor quasiment en chœur, l’équipe n’a guère besoin de se réunir en permanence au complet. « Nous entretenons la dynamique en avançant par groupes de travail. » Différents enjeux peuvent être ainsi traités en parallèle. A priori, les juristes plancheront davantage sur les enjeux éthiques que ceux relevant de la recherche fondamentale. Pour sa part, Etienne annonce son attention de donner « pas mal de son temps » cet été, après ses partiels. Ses compétences en physique ne seront pas de trop pour élaborer un éventuel prototype.

De la rigueur sur fond d’ « indisciplinarité »

En écoutant nos deux étudiants, la notion d’ « indisciplinarité » (proposée par Laurent Loty pour caractériser de nouvelles pratiques en matière de recherche) ne manque pas de nous trotter dans la tête. Nous nous risquons à cette autre interrogation : s’y retrouvent-ils ? Victor : « Oui, même si c’est un mot qui prête a priori à confusion. Il ne s’agirait pas de laisser croire que nous serions des élèves, qui n’en ferions qu’à leur tête. Il nous faut quand même être rigoureux et pas seulement parce que nous sommes encadrés. De prime abord, nous pourrions donc donner l’impression d’être tout sauf dans cette indisciplinarité. En réalité, nous le sommes aussi, au sens où nous ne nous mettons pas a priori de limites au plan disciplinaire. Nous nous gardons de nous en tenir à nos disciplines et à reproduire une division du travail entre elles. Nous sommes au contraire dans un dialogue permanent avec chaque membre de l’équipe. L’intérêt est justement de répondre à des questions qu’on ne pense pas/plus se poser. Même les personnes apparemment les plus éloignées des sciences du vivant – juristes et artistes – nous aident à faire d’utiles pas de côté. »
De même, Etienne dit se reconnaître dans cette notion. A l’en croire, la recherche serait d’ailleurs de plus en plus « indisciplinarisée » : « Les disciplines tendent tellement à converger qu’on ne se préoccupe plus de savoir si ses interlocuteurs sont de la même discipline ou pas ! Si, a priori, le lien n’est pas évident entre physique et biologie, une autre discipline, la chimie en l’occurrence, concourt à jeter des passerelles entre les deux. »
Nous ne résistons pas à l’envie d’évoquer les LabEx, auxquels nous avons consacré plusieurs articles (voir le dossier dédié ; pour y accéder, cliquer ici) et qui ont précisément vocation à favoriser des recherches à l’interface de disciplines même les plus éloignées en apparence, comme la biologie et la physique, justement. Nos chercheurs en herbe en ignorent l’existence, mais pas l’enjeu. Etienne évoque un master « approche interdisciplinaire du vivant », qui manifestement l’intéresse.

En attendant une association d’Alumni…

L’entretien approche de sa fin. On s’enquiert de la manière dont l’expérience de l’équipe iGEM Paris-Saclay est capitalisée au fil du temps. « Il y a deux étudiants des équipes précédentes qui participent à l’encadrement, mais, reconnaît Sylvie, il se révèle très difficile en général d’obtenir des étudiants qu’ils s’investissent une deuxième année dans l’iGEM, même si nous essayons de maintenir des liens avec les « alumini » ».
Mais iGEM Paris-Saclay a plus d’un atout dans son sac : constituée à l’origine à l’initiative de Paris-Sud, elle est la seule équipe multi-établissement concourant sous une seule et même bannière. « D’autres recrutent bien des élèves et étudiants de divers établissements, mais sans disposer d’une structure commune » confirme Etienne.
Nous posons cependant la question : en quoi l’affichage Paris-Saclay fait-il sens aux yeux de nos deux candidats ? Victor : « L’équipe est à l’image du cluster : même si Paris-Sud reste le principal vivier, de plus en plus d’établissements du campus sont représentés. » Et le même d’ajouter : « Le fait de participer sous une bannière comme Paris-Saclay nous permet de gagner en visibilité. Et puis je doute qu’un établissement puisse constituer à lui seul une équipe. Et pour cause : le concours impose une composition aussi multidisciplinaire que possible. » Ce que souligne Etienne : « Un projet iGEM requiert des connaissances et des compétences très variées. »

 

 

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