Les technologies clés

Santé et technologies du vivant

Médicaments recombinants

Fiche Technologie-clé n : 9

VERSION 3

• Présentation de la technologie
• Objectifs de la technologie
• Environnement technologique

Présentation de la technologie

Définitions

Les médicaments recombinants, pour l'essentiel des protéines recombinantes, sont ainsi qualifiés dans la mesure où ils sont produits par des cellules dont l'ADN a été modifié par recombinaison génétique.

Après avoir identifié et isolé un gène codant pour une protéine particulière, la recombinaison génétique consiste à introduire ce gène dans un organisme hétérologue (bactérie, levure, cellule de mammifère…) afin que celui-ci synthétise la protéine recherchée -c'est-à-dire le médicament recombinant-.

Techniques mises en oeuvre

(voir également fiche n 18 - système de production de protéines recombinantes)

D'une façon synthétique, la production de médicaments recombinants s'appuie sur la succession d'opérations suivantes, chacune générant ses propres difficultés :

• tout d'abord, il s'agit d'isoler le gène d'intérêt, codant pour la protéine recherchée ;
• le gène d'intérêt est alors inséré dans un vecteur (en général un plasmide), qui doit être capable de se répliquer et de répliquer le gène étranger qui lui est rattaché ;
• la molécule d'ADN composite obtenue (vecteur + gène d'intérêt) est ensuite introduite dans une cellule hôte, qui exécute les instructions qui lui sont fournies par le gène d'intérêt, et réalise les modifications post-traductionnelles dans l'objectif de fabriquer la protéine recherchée. L'hôte peut être une bactérie (E. coli), une levure, une cellule de mammifère ou encore une plante ou un animal transgéniques ;
• il s'agit alors de passer par une phase de production, généralement en fermenteur (en ce qui concerne les micro-organismes et cellules de mammifères), afin de produire les volumes de protéine nécessaires ;
• la protéine doit enfin être récupérée puis purifiée, cette étape faisant appel à des techniques plus classiques (séparation, extraction, purification) mais pouvant se révéler longue et onéreuse ;
• il s'ensuit des essais biochimiques et immunologiques (contrôle qualité) permettant de contrôler la pureté de la protéine obtenue, son activité, etc.

Objectifs de la technologie

Contexte concurrentiel et économique

Les biotechnologies, et en particulier les progrès réalisés en matière de biologie moléculaire et de génie génétique, ouvrent aujourd'hui des perspectives considérables pour le secteur de la santé.

Les avancées de la recherche sur le génome, l'identification des gènes, des protéines qu'ils codent et la compréhension de leurs implications dans les mécanismes physiologiques, constituent de nouvelles approches afin de combattre de nombreuses maladies graves souvent liées à des dysfonctionnements génétiques (cancer, sida, maladies cardio-vasculaires, allergies, maladies neurodégénératives, maladies infectieuses, etc.), et vis-à-vis desquels la science reste encore très démunie.

Dès à présent les outils du génie génétique permettent de produire en volumes importants des protéines -médicaments recombinants- à visée thérapeutique. A titre d'exemples : l'insuline humaine, autrefois extraite de pancréas de porcs ou de boeufs, fut le premier médicament recombinant commercialisé (1982) ; l'hormone de croissance humaine, jadis extraite de prélèvements d'hypophyses sur des cadavres, est aujourd'hui produite par la bactérie E. coli et élimine ainsi le risque de contracter la maladie de Creutzfeld-Jakob (transmise par un prion présent dans les extraits d'hypophyses). Et dans un futur plus ou moins proche, de nouvelles méthodes permettront d'intervenir directement au niveau du patrimoine génétique de l'homme afin de "réparer" l'ADN : il s'agit là de l'ambitieux pari de la thérapie génique.

Les entreprises biotechnologiques se livrent ainsi à une course folle à l'identification des 100 000 gènes de l'organisme humain et de leur fonction, qui leur permettra de mettre au point les nouveaux traitements thérapeutiques. Car les enjeux économiques des biotechnologies sont bien entendu à la mesure des perspectives sanitaires. De 50 milliards de francs aujourd'hui, le marché mondial des biotechnologies devrait atteindre les 300 milliards au tournant de ce siècle. Et le secteur de la santé humaine constitue à lui seul de l'ordre de 70 % de ce marché total.

Mais si la France dispose d'un bon niveau scientifique dans ce domaine, le tissu industriel national en biotechnologie reste néanmoins faible et ne compte qu'une dizaine d'entreprises de taille significative. Force est de constater que l'industrie française dans ce secteur n'a pas bénéficié d'un soutien financier suffisant, à l'instar notamment des entreprises biotechnologiques américaines, soutenues par une forte activité de capital-risque et par des levées importantes de capitaux sur le NASDAQ. Cependant cette situation devrait s'améliorer grâce à la mise en place du Nouveau Marché parisien, destiné à soutenir le financement des entreprises en forte croissance.

Fonctions remplies :

Selon Daniel Cohen, directeur scientifique de Genset et ancien responsable du projet de cartographie du génome humain, "toutes les maladies ont un bruit de fond génétique". En effet, toute pathologie est liée à une modification ou à une erreur du processus biologique, les acteurs de ce processus étant les protéines exprimées par des gènes correspondant.

Par conséquent, les biologistes estiment ainsi qu'il devrait être possible de mettre au point une protéine recombinante capable d'intervenir au niveau de chaque processus pathologique. Avantage d'un tel médicament recombinant : il peut être mis au point -après avoir identifié la séquence génique incriminée- à l'encontre d'une pathologie prédéterminée sans que l'on ait élucidé pour autant ses modes d'interaction.

Environnement technologique

Technologies concurrentes :

Sont susceptibles de venir en concurrence des médicaments recombinants :

• d'autres médicaments produits différemment : à titre d'exemple, des petites molécules actives, qui pourraient être plus simples à synthétiser par des procédés chimiques (mais qui nécessitent de comprendre les mécanismes d'action) ; ou encore des molécules naturelles extraites de végétaux par criblage ;
• d'autres procédés thérapeutiques : à titre d'exemple, l'érythropoïétine -utilisée contre des anémies- concurrence les transfusions sanguines ; ou encore la thérapie génique, qui permettra d'agir directement au niveau du gène en réparant ce dernier.

Cependant c'est probablement des médicaments recombinants que viendront les révolutions dans le traitement de certaines pathologies vis-à-vis desquelles les médicaments et traitements actuels restent impuissants.

Evolutions technologiques :

Les évolutions technologiques actuelles en matière de production de protéines recombinantes se limitent essentiellement à des améliorations et optimisations des procédés existants. Les travaux portent aujourd'hui sur l'identification des protéines qui constitueront de nouveaux médicaments, en découvrant les réponses spécifiques qu'elles stimulent. Ceci nécessite une amélioration des connaissances des processus biologiques et implique un travail important en amont, au niveau de la compréhension des mécanismes d'expression des maladies.

Programmes de recherche :

Programme européen Biotechnology 1994-1998 (4è programme cadre) : celui-ci a pour objectif d'examiner toute opportunité nouvelle permettant d'améliorer la compréhension des mécanismes du vivant dans la perspective d'applications futures. Ce programme porte notamment sur les "cell factories", à savoir les cellules-usines de production, notamment en ce qui concerne la production de protéines recombinantes.