Team:SupBiotech-Paris/Sûreté

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Références

Formulaire pour les juges
http://2009.igem.org/wiki/images/3/34/Gavel.gif

Votre projet soulève t-il de nouvelles problématiques en ce qui concerne : La sûreté au laboratoire ?
 * Non, toutes les régles d'hygiène et de sécurité ont été suivies. (Explications)

La sûreté pour la santé publique ?
 * Non, le DVS n'est pas dangereux pour l'homme. (Explications)

La sûreté pour l'environnement ?
 * Non, il ne peut y avoir de propagation dans l'environnement. (Explications )

Existe t-il un département ou une personne en charge de la sûreté dans votre école ?
 * Il n'y a pas de département sureté au sein de l'école. Cependant il existe un comité chargé de valider tout nouveau projet dans le laboratoire qui nous a accueilli. (Explications )

Quel est l'avis du département de sûreté en ce qui concerne votre projet ?
 * Les responsables de laboratoire ont accepté de nous laisser développer notre projet au sein de leurs locaux. (Explications)

Les nouvelles BioBricks créées soulèvent-elles de nouveaux problèmes de sûreté ?
 * Non, elles sont pour la plupart des associations de BioBricks existantes. Pour les autres, elles n'impliquent pas de nouvelles problématiques de sûreté. (Explications )

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Avant Propos
La biologie synthétique est une nouvelle approche de la biologie qui vise à synthétiser et à designer de nouveaux composants et systèmes biologiques ou à redésigner des éléments biologiques préexistants dans le but de créer des systèmes réalisant une fonction précise. La biologie synthétique a connu un développement très rapide : elle a permis l’essor de nouveaux marchés et la réorganisation de différents acteurs des secteurs de la biotechnologie, de l’énergie, de la pharmacie, de l’agroalimentaire et de la pétrochimie. A l’heure actuelle, les activités de ces entreprises sont séparées en deux groupes distincts : celui des Gene Foundries qui synthétisent des gènes et des systèmes plus complexes à la demande, et celui regroupant les entreprises développant des microorganismes capables de produire des biocarburants, des médicaments ou des produits chimiques.

Ces nombreuses applications mettent en évidence l’intérêt de la biologie synthétique pour l’industrie et les nombreux bénéfices qu’elle pourra apporter à la société dans le futur.

Cependant, ces avancées ne doivent pas se faire au détriment de la sûreté et de la sécurité pour la société. Il convient donc d’étudier de manière approfondie la balance bénéfices/risques avant de développer une nouvelle utilisation de la biologie synthétique. La prise en compte de tous ces éléments est nécessaire afin d’établir des solutions et des protocoles performants pour rassurer la société et assurer ainsi le développement durable de cette nouvelle approche de la biologie.

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Introduction
La principale inquiétude de la communauté scientifique en ce qui concerne la biologie synthétique est que l’on ne peut pas encore mesurer les risques encourus. En effet, les connaissances actuelles ne permettent pas de prendre un recul suffisant pour prédire l’évolution et le comportement des micro-organismes synthétiques. L’ingénierie des systèmes biologiques reste pour le moment chère et hasardeuse essentiellement parce que la communauté scientifique ne maîtrise pas correctement les procédés moléculaires et cellulaires pour apporter des solutions fiables.

Trois stratégies différentes ont été mises en évidence afin de répondre à ce problème :
 * La première est la STANDARDISATION. Elle consiste à développer et promouvoir des standards auxquels on peut également appliquer la définition, la description et la caractérisation des entités biologiques basiques. La création du M.I.T. Registry of Standards Biological Parts est une première étape dans cette voie.
 * La seconde est la DISSOCIATION. Cette méthode permet de séparer un problème compliqué en un nombre de problèmes simples plus important. On peut ainsi avancer de front dans la résolution des différentes problématiques qui sont indépendantes et par conséquent résoudre des systèmes complexes.
 * La dernière est l’ABSTRACTION. Elle permet de classer les informations, qui décrivent les différentes fonctions biologiques, selon une hiérarchie (qui tient compte des différents niveaux de complexité).

Ces différentes stratégies aident à normaliser et standardiser les protocoles et méthodes de biologie synthétique afin d’en facilité l’utilisation et donc d’en limiter les risques. En attendant une utilisation plus importante de ces trois stratégies, il est nécessaire d’anticiper les risques potentiels pour les expérimentations qui seront développées dans un futur proche pour la normalisation de la biologie synthétique.

La biologie synthétique en étant seulement à ses débuts, il est difficile de déterminer les risques potentiels. Pour pouvoir néanmoins discerner les domaines à risques, on peut transposer l’expérience acquise lors du développement des ADN recombinants à la biologie synthétique.

On peut alors distinguer trois types de risques majeurs :
 * Le premier, les micro-organismes peuvent sortir de leur zone de confinement, proliférer sans le moindre contrôle et contaminer l’environnement, causant des dommages réparables ou non.
 * Ensuite, les organismes synthétiques peuvent développer, dans un environnement ouvert, des effets secondaires non détectés lors des phases de tests.
 * Pour finir, il est également important de prendre en compte le risque de bioterrorisme. Des Etats-voyous, des organisations terroristes ou encore des actions individuelles peuvent exploiter la biologie synthétique à des fins hostiles.

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Libération accidentelle
Il n’a pour le moment jamais été fait mention de libération d’Organismes Génétiquement Modifiés (OGM) dans l’environnement. Il est probable qu’un OGM soit moins compétitif par rapport aux souches sauvages et ne persiste pas dans l’environnement. Cependant pour éviter tout débordement, la communauté scientifique a mis en place différents moyens de confinement :
 * Le confinement physique : C’est le plus utilisé ; il classe notamment les bactéries et agents pathogènes en 4 classes et détermine les obligations à suivre pour leur manipulation.
 * Le confinement trophique : Il s’agit de rendre le microorganisme dépendant de substances rares ou inconnues dans la nature, de manière à ce qu’il ne puisse pas se développer sans intervention humaine.
 * Le confinement sémantique : Il est encore à l’état de développement. Celui-ci consiste par exemple en une modification du code génétique ou en la mise au point de nouveaux acides nucléiques, appelées XNA où le sucre ne serait ni un désoxyribose ni un ribose, ce qui évite la transmission de gènes.

Un dernier moyen serait l’ajout de gènes suicides dans le génome du microorganisme détruisant la bactérie une fois sa fonction réalisée.

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Les tests en environnement ouvert
Depuis la création des OGM et leur utilisation en agriculture, de nombreuses variétés de plantes ont été cultivées dans la nature, c'est-à-dire dans un environnement ouvert alors que la grande majorité des espèces sont seulement testées en laboratoire.

En théorie, deux types d’effets négatifs peuvent avoir lieu après le test d’un OGM dans un environnement ouvert. C’est donc à fortiori le cas pour les Organismes Génétiquement Synthétisés (OGS) :
 * Le microorganisme peut bouleverser le biotope local en créant un environnement compétitif qui peut dans le pire des cas conduire à l’extinction de plusieurs espèces.
 * Il peut également, après avoir colonisé le milieu, devenir impossible à éliminer.

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La bio-terreur
L’évolution rapide de la biologie synthétique nous permet de créer des organismes vivants de novo en s’affranchissant des problèmes du génie génétique et de nombreuses entreprises se sont ainsi développées afin de designer de nouveaux gènes, segments d’ADN et protéines. Cet engouement a facilité l’accès aux technologies pour tous. En effet, les sites pour « bio-bricoleurs du dimanche » fleurissent sur Internet, offrant connaissances, conseils et astuces et également du matériel de professionnels.

recherche ebay

En témoigne cette recherche personnelle effectuée sur le site [www.ebay.com] Même si dans la majorité des cas les bio-pirates n’ont aucune intention malhonnête, certains peuvent poursuivre des buts moins nobles :



De nombreuses conférences sur le thème de la biosécurité ont mis en évidence le besoin de mettre en place de nouvelles techniques pour diminuer le risque de bio-terreur.
 * La première est tout simplement de responsabiliser les entreprises délivrant des gènes sur commande. Celles-ci se doivent de vérifier le destinataire des gènes synthétisés et également le type de gènes demandés (en comparaison avec les génomes connus des virus et de leurs toxines). Cependant cette mesure ne semble se mettre difficilement en place dans les PME car cela nécessite des moyens financiers importants.
 * La deuxième est la recherche de stratégies de défense pour lutter contre des attaques de bio-terroristes.
 * Un dernier moyen serait également de tracer toutes les machines pouvant aider à synthétiser de nouveaux gènes bien que cela reste couteux en temps et en moyens financiers.

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Conclusion
Dans la société actuellement, de nombreuses personnes sont favorables à réduire et encadrer les pratiques de biologie synthétique jusqu’à ce que tous les risques soient déterminés et écartés en vertu du principe de précaution. Cependant l’application de ce principe met en évidence un paradoxe qui nuit à l’innovation : Pour utiliser les techniques de biologie synthétique, tous les risques doivent être connus et maitrisés. Or, ces derniers ne peuvent pas être déterminés à moins d’avancer en pratiquant la biologie synthétique. Ce que refuse le principe de précaution puisque la biologie synthétique n’est pas encore fiable.



Le principe de précaution refuse en fait l’innovation tant qu’il y a le moindre risque. A l’inverse le principe de responsabilité permet de concentrer son travail sur le risque le plus grave après avoir estimé l’ensemble des risques. C’est une solution qui est donc envisageable pour établir une réglementation, puisqu’elle permet de poursuivre les recherches malgré les risques non maitrisés.

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Avant propos
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Mycobacterium avium sous type avium
Mycobacterium avium sous type avium est rarement responsable de graves infections chez l’homme. Comme l'a déclaré Willy Rozenbaum lors de notre débat éthique, « c’est une bactérie très ubiquitaire, on la trouve dans l’eau du robinet ; on est presque tous contaminés ».

Mycobacterium avium est donc "safe" pour l'environnement et également pour les personnes saines. En effet, l'infection, si elle existe, est localisée dans l'organisme. A l'inverse, l'infection est plus globale pour des patients immunodéprimés (à cause du VIH par exemple). Les effets de l'infection seront, bien entendu à analyser sur différentes phénotypes (sains, tumoraux, immunodéprimés) afin d'étudier la balance bénéfices/risques pour le patient. D’autre part, notre Mycobacterium ne subsiste pas dans l’organisme. Celle-ci est en effet lysée lors de la libération du phage dans l’organisme, après l'ajout de doxycycline.

En ce qui concerne la doxycycline, celle-ci possède des effets secondaires comme une coloration des os, le syndrome de Lyell, le syndrome de Stevens Johnson, une anémie mégaloblastique, une ulcération œsophagienne, un bloc neuromusculaire, une porphyrie cutanée, ou une dyschromatopsie. Cependant, cet antibiotique est déjà largement utilisé par l'industrie pharmaceutique et ne présente pas de danger dans la limite où les doses et contre-indications sont respectées.

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Phage Lambda
Notre vecteur cellulaire encapside seulement le plasmide d'intérêt – non son génome tout entier. S'il infecte une bactérie de la flore commensale de l'organisme (ce qui peut être limité par la modification des protéines d'internalisation), celle-ci ne recevra donc que le plasmide d'intérêt.

De plus, notre phage est un organisme procaryote, or les cellules du corps humains sont eucaryotes. Il ne peut donc pas y avoir de risque de recombinaison homologue ou d'intégration hasardeuse entre son génome est celui de nos cellules puisqu'ils n'appartiennent pas au même "monde".

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Plasmide Thérapeutique
Le plasmide thérapeutique apporte, à l’organisme, des gènes suppresseurs de tumeur (p53, p16, ATM, RB1 ou pTEN) wild type. Les promoteurs ajoutés sont également ceux présents dans les cellules saines : il n’y a donc pas d’augmentation de la synthèse de des gènes suppresseurs de tumeurdans les cellules saines. La régulation n’est pas modifiée.

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BioBricks
Nos biobricks ne posent pas de problème de sureté :


 * La biobrick pour les séquences COS peut poser un problème de sécurité puisqu'elle permettait d'encapsider, n'importe quelle séquence, à l'intérieur phage lambda. On peut dès lors encapsider des séquences "nocives" dans un phage recombinant. Mais, elle n’a pas été soumise à iGEM.
 * Une partie de nos biobricks ne sont que des assemblages de briques déjà existantes dans le registre du M.I.T..
 * Pour les autres, il s'agit d'une séquence de localisation nucléaire (DTS), un facteur spécifique au cellules souches (SCF) et une protéine de capside du phage lambda synthétisée à partir de son propre génome. Cela n'implique donc pas de nouvelles problématiques de sureté.

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Sûreté en laboratoire
Nous n’avons pas de département sureté dans notre école. Cependant il existe un comité qui est chargé de valider tout nouveau projet dans le laboratoire qui nous a accueillis.

Lors des diverses expériences, un strict confinement physique de nos micro-organismes a été observé et toutes les règles en vigueur dans le laboratoire ont été suivies. (Manipulation sous hotte pour les substances dangereuses, stérilité des contenants, trier les déchets, déchets contaminés rejetés dans les poubelles biologiques…)

Les bonnes pratiques de laboratoire pour la manipulation des souris ont également étaient suivies. (Renouvellement des litières, respect de l’animal, réduction du nombre d’animaux utilisés…)

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