Biocatalyse et biosynthèse

Rebecca Buller (ZHAW)

La biocatalyse et la biosynthèse désignent l’utilisation d’enzymes (catalyseurs naturels) ou de microorganismes pour la fabrication écologiquement durable de produits en complément à la synthèse chimique classique: au moyen de l’évolution dirigée, les biocatalyseurs biodégradables peuvent être conçus sur mesure pour de nombreux domaines d’application qui constituent un défi pour la chimie traditionnelle. La biocatalyse ou la biosynthèse sont déjà utilisées dans de nombreuses industries, ainsi en chimie fine, pour la production d’arômes et de parfums ou dans la fabrication de substances actives. La biocatalyse et la biosynthèse sont porteuses d’espoir pour la mise à profit de matières premières renouvelables et permettent d’augmenter l’indépendance par rapport aux énergies fossiles.

État des lieux

Ces dernières années, d’importants progrès ont été réalisés: en 2018, le prix Nobel de chimie a été décerné à Frances Arnold pour l’évolution dirigée d’enzymes. L’exploitation industrielle de nouvelles familles d’enzymes a été mise à profit pour la fabrication de produits pharmaceutiques et des processus industriels novateurs impliquant des enchaînements d’enzymes ont été développés pour fabriquer des produits complexes. Les prescriptions réglementaires concernant p.ex. l’utilisation d’enzymes comme agents auxiliaires dans la transformation alimentaire ainsi que les restrictions du libre accès aux données bioinformatiques peuvent entraver l’exploitation industrielle de la biocatalyse et de la biosynthèse. De nombreuses opportunités de développements durables qui reposent sur ces données peuvent ainsi demeurer inexploitées.

De grandes entreprises suisses comme Nestlé et Novartis augmentent leurs capacités dans les domaines de la biocatalyse, de la biosynthèse et de la conception d’enzymes afin de produire des produits à forte valeur ajoutée. Les PME exploitent encore peu les possibilités de la biocatalyse et de la biosynthèse. Afin de résoudre le problème de la disponibilité limitée de personnel spécialisé, la Suisse développe actuellement de nouveaux cursus de formation et programmes de formation continue.

Perspectives d’avenir

Des procédés améliorés de développement dirigé d’enzymes et l’utilisation renforcée de l’intelligence artificielle permettent de rendre industriellement exploitables des classes d’enzymes supplémentaires et de réduire le délai de commercialisation de composés produits par biocatalyse. Parmi les autres moteurs de ce processus figurent la miniaturisation et l’automatisation. Les nouveaux processus biocatalytiques ouvrent la porte à des innovations en matière de substances actives. La biocatalyse et la biosynthèse peuvent changer la donne dans la production durable de produits chimiques à base de matières premières non dérivées du pétrole tout comme dans la dégradation des déchets plastiques.

La crise du coronavirus a clairement montré que la Suisse n’était pas autonome en ce qui concerne la production de médicaments essentiels. Les substances actives et les produits de base correspondants doivent notamment provenir d’Asie. La Suisse devrait pouvoir produire elle-même au moins de petites quantités de médicaments indispensables pour les soins d’urgence. La biocatalyse et la biosynthèse pourraient aussi jouer un rôle dans ce contexte. Le succès de ces activités dépend fortement de la qualité du dialogue entre partenaires industriels et scientifiques. La Suisse pourrait ainsi encourager financièrement des projets de réseau afin de faciliter les échanges nécessaires. Les entreprises souhaitant intégrer la biocatalyse et la biosynthèse à leurs activités ont intérêt à développer leurs compétences et leur savoir-faire au moyen de collaborations, de formation continue de leur personnel et d’exigences spécifiques concernant le profil de qualifications de nouvelles recrues.