LES ANNALES DES MINES
REALITES INDUSTRIELLES - Février 2010



DES  NANOTECHNOLOGIES A LA BIOLOGIE DE  SYNTHESE


EDITORIAL

par Pierre Couveinhes
Rédacteur en chef des Annales des Mines

Avant-propos : vers l’innovation responsable

par Dr. Françoise Roure

 

I - Biologie de synthèse et électronique du futur :
des ruptures technologiques en perspective

 

LA BIOLOGIE DE SYNTHESE : DEVELOPPEMENTS, POTENTIALITES ET DEFIS

par François Képès
Directeur, Programme d'épigénomique,
Genopole
®, CNRS UPS3201 PRES Universud Paris

La biologie de synthèse est l’ingénierie de la biologie, une techno-science émergente se développant rapidement, et un futur poids-lourd économique. Sur son versant appliqué et industriel, il est probable que le développement de la biologie de synthèse ressemblera  par sa dynamique à celui de l'industrie informatique, mais avec un décalage de trente ans. Son stade actuel évoque en effet celui de l’industrie informatique dans ses tous premiers jours.
Comme la nanotechnologie, la biologie de synthèse est susceptible de changer totalement notre approche de certaines technologies-clés, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle génération de produits, d’industries et de marchés construits sur nos capacités à manipuler la matière au niveau moléculaire. Les applications potentielles de la biologie de synthèse se situent principalement dans les domaines de la santé, de l’agro-alimentaire, de l’environnement, de l’énergie et des matériaux. Même si elle a déjà concrétisé des succès, il est trop tôt pour prédire les domaines où se situeront ses applications les plus importantes.

 

BIOLOGIE DE SYNTHESE : UNE STRUCTURATION RAPIDE
DU PAYSAGE TECHNOLOGIQUE, SCIENTIFIQUE
ET INSTITUTIONNEL INTERNATIONAL QUI REQUIERT
UN INVESTISSEMENT PUBLIC A LA HAUTEUR DES ENJEUX

par Dr. Françoise Roure
Présidente de la section "Technologies et Société" du Conseil général
de l'industrie, de l'énergie et des technologies - Ministère de l'Economie,
de l'Industrie et de l'Emploi
 

La biologie de synthèse est une technologie avancée dont l’émergence est accélérée par les effets conjugués de la disponibilité de bibliothèques numériques de données, des logiciels de simulation utilisés en bioinformatique, de la chute drastique du coût du séquençage et de la synthèse de l’ADN, et de l’augmentation de la longueur des brins synthétisés. Elle utilise les résultats de la biologie des systèmes, dont l’objet est la compréhension quantitative des systèmes biologiques existants. Sous couvert d’une culture open-source, pour les briques de base standardisées consignées au répertoire numérique des composants biologiques standards, se dessinent une architecture et une utilisation de cette base de données pour la production de connaissances, dont la gouvernance devient, en soi, un enjeu économique, réglementaire, de sécurité et sociétal majeur.
Les acteurs privés, soumis aux contraintes de rentabilité à court terme, doivent pouvoir compter sur un investissement public atteignant la taille critique nécessaire à la production dans la durée de résultats de classe internationale et à l’émergence d’une innovation responsable qui soit en phase avec les grands enjeux sociétaux (emploi, santé et sécurité publiques, changement climatique, éradication de la pauvreté) et prenant en considération la longueur du temps de retour sur investissement.

 

LES APPORTS DES NANOTECHNOLOGIES A L’ELECTRONIQUE DU FUTUR

par Michel Brillouët
Adjoint au Directeur du CEA-LETI

A la fin des années 1950, Richard Feynman tint une conférence visionnaire, restée inaperçue pendant plusieurs décennies, mais célèbre aujourd’hui. En effet, cette conférence a jeté les bases des nanotechnologies en imaginant, bien avant l’avènement du microscope à force atomique, la manipulation d’objets au niveau de l’atome. Cette perspective permet aujourd’hui de repenser l’électronique comme assemblage de composants nanométriques. Ce court article n’a pas la prétention de couvrir l’ensemble de ce vaste domaine, mais, par quelques exemples, de donner au lecteur une idée de l’apport des nanotechnologies à une approche renouvelée du  traitement de l’information.

 

II - Des applications industrielles innovantes
 

L’APPORT DES NANOTECHNOLOGIES A L’INNOVATION OUVERTE
ET RESPONSABLE D’UN GROUPE INDUSTRIEL

par François Monnet
Directeur "Technologies émergentes, Groupe SOLVAY

Il n’est pas très facile de définir ce qu’est un « nanomatériau ». Il est peut-être encore plus vain de vouloir cerner ce que sont (et seront ) les    «nanotechnologies». Alors, comment un groupe comme Solvay (né pour la production de carbonate de soude, mais impliqué également, aujourd’hui, dans les polymères à haute performance et la pharmacie) peut-il réagir face à cette réalité naissante ? Comment un tel Groupe doit-il s’organiser pour extraire la quintessence de ces nanotechnologies et en intégrer les apports spécifiques à ses activités ?


LES NANOPARTICULES THERAPEUTIQUES : UNE VOIE NOVATRICE
POUR LA RADIOTHERAPIE APPLIQUEE A LA CANCEROLOGIE

par Elsa Borghi, Patricia Saïd, Agnès Pottier et Laurent Lévy
Nanobiotix

La nanotechnologie permet une gestion et un assemblage de matériaux sans précédent dans l’histoire des produits utilisés en santé humaine. Cette révolution est apportée par la possibilité d’utiliser de nouveaux mécanismes thérapeutiques et de dissocier les différentes fonctions de la substance médicamenteuse (distribution, effet thérapeutique…), ce qui était jusqu’ici impossible avec les médicaments classiques.
La nano-médecine a permis de développer de nouvelles approches du traitement du cancer, à travers l’utilisation de nanoparticules capables de générer des effets physiques à l’échelle de la cellule maligne. Des nanoparticules dures d’oxydes métalliques ont été conçues de manière à ce qu’elles puissent jouer le rôle  de véritables entités thérapeutiques lorsqu’on les active au moyen de rayons X.
Ces nanoparticules activables par des rayons X sont susceptibles de constituer une vraie révolution de la pratique de la radiothérapie visant à détruire des tumeurs malignes ou à les placer sous contrôle.

 

III. Le rôle central de la métrologie et  de la normalisation

LA TERMINOLOGIE DES NANOTECHNOLOGIES
AU CŒUR DES PROCESSUS NORMATIFS

par Daniel Bernard
Président de la Commission AFNOR X457 Nanotechnologies
Chef de la délégation française au TC229 Nanotechnology de l'ISO
Conseiller Scientifique d'ARKEMA

Il est reconnu que la conférence que le physicien Richard Feynman (Prix Nobel de Physique 1965) a présentée au California Institute of Technology (Caltech), le 29 décembre 1959 constitue le discours fondateur de l’ère du nanomonde et des nanotechnologies.

Son expression « There is plenty of room at the bottom » (Il y a beaucoup d’espace, en bas), qu’il explicita en prédisant qu’il serait possible, un jour, d’enregistrer l’ensemble des vingt-quatre volumes de l’Encyclopaedia Britannica sur un grain de poussière, est aussi emblématique pour le nanomonde que l’est, pour le monde macroscopique, la petite phrase prononcée par Neil Armstrong lors de son premier pas sur la Lune, le 21 juillet 1969 : « Un petit pas pour l’homme, un grand pas pour l’humanité».

Mais si le nanomonde a, ainsi, une date de naissance, ce n’est qu’en 1974 que le terme nanotechnologie a été créé par l’universitaire japonais Norio Taniguchi et ce n’est qu’en 1986 qu’il a été popularisé par Eric-K Drexler (du MIT), dans son essai intitulé « Engins de création ».

 

LA METROLOGIE, OUTIL DU MANAGEMENT DE LA QUALITE TOTALE
DANS LES INDUSTRIES DES NANOTECHNOLOGIES

par Jean-Marc Aublant
Délégué aux relations européennes et à la normalisation
auprès du Directeur Général du Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE)

La métrologie est une des composantes incontournables de tout processus industriel de production. Dans le cas de productions traditionnelles, voire contemporaines, les outils de la métrologie (instrumentation, méthodes d’analyse, d’essai et d’étalonnage, ainsi qu’étalons de mesure) existent depuis longtemps et ce, pour nombre d’entre eux, sur catalogue. Ce n’est pas le cas en ce qui concerne les nanotechnologies, pour lesquelles il existe peu (voire pas du tout) d’instruments de mesure à l’échelle nanométrique requise. D’autant qu’en la matière, la qualité intrinsèque du produit n’est plus seule à être prise en considération : les propriétés des matériaux à l’échelle nanométrique sont souvent différentes de celles des mêmes matériaux sous leurs formes macro- et submicronique. De ce fait, la caractérisation des nano-produits est d’abord rendue nécessaire par des aspects sociétaux (notamment la protection des travailleurs et des consommateurs).  

 

LA MAITRISE DU RISQUE «NANO», ENJEU MAJEUR
POUR L’INDUSTRIE EUROPEENNE. UNE APPROCHE D'ENTREPRENEURS

par Patrick Chéenne
Président Directeur Général de Mynano

Vous souvenez-vous de la taille des batteries de nos téléphones et ordinateurs portables, au milieu des années 1990 ? De leur autonomie ? C'était avant l'avènement des batteries Lithium-ion et de leurs "nanos inside". Les nouvelles et futures batteries des voitures électriques, ainsi que les nouvelles générations de panneaux solaires et nombre de dispositifs de stockage et de transport d'énergie se développent autour de matériaux similaires. Les nanomatériaux commencent à révolutionner également la radiothérapie des cancers, en se fixant uniquement aux cellules cancéreuses afin d’y accroître considérablement les effets des rayonnements, permettant d'en augmenter l'efficacité tout en diminuant les doses, et donc les effets secondaires sur les cellules saines environnantes. D'autres applications apparaissent, dans l'emballage des aliments, la peinture des bateaux, les produits cosmétiques, la dépollution des sols,… : la liste ne cesse de s'allonger...

 

IV. De l’éthique à l’étiquetage : l’offre de nanoproduits
à l’épreuve des exigences sociétales

                                             

DE LA TRANSPARENCE DANS L’INNOVATION

par Bernadette Bensaude-Vincent
Université Paris Ouest/IUF

Lorsque l’exigence de transparence s’exprime exclusivement à travers la revendication d’étiquetage des produits, celle-ci risque de devenir contreproductive. Non seulement elle ne permet pas forcément un choix informé et elle n’engendre pas nécessairement la confiance, mais en outre elle étouffe toute la charge éthique de l’exigence de transparence. Celle-ci doit s’étendre au-delà des informations factuelles sur la composition des produits et s’ouvrir à la question des valeurs. Si l’on veut parler d’innovation responsable, il est essentiel d’assumer le fait que les biens matériels ne sont pas neutres, qu’ils sont porteurs de valeurs sociales et morales, et d’expliciter ces valeurs, afin d’en débattre. C’est alors que l’affichage peut contribuer à engager la responsabilité de chacun des acteurs de l’innovation. 

 

QUESTIONS ETHIQUES SOULEVEES PAR LES NANOTECHNOLOGIES

Par Göran Hermerén
Président du Groupe européen d'Ethique

Les développements récents des nanotechnologies (NT) ont suscité de grands espoirs, et il continue d’en aller ainsi : on considère en effet que les NT figurent parmi les technologies clés pour le développement futur du monde industrialisé. L’attente de bénéfices économiques pour la collectivité a conduit à des investissements considérables en matière de recherche et développement (R&D), en Europe, aux Etats-Unis et dans d’autres parties du monde. Cependant, de façon assez surprenante, l’on sait bien peu de choses au sujet de l’impact des NT sur l’environnement et la santé humaine.
Bien entendu, ainsi qu’il ressort clairement de nos écrits, ni le Groupe européen d’Ethique  (GEE), ni moi-même, n’avons l’intention de rejoindre ceux qui souhaitent bloquer le développement des NT à cause de ces lacunes dans nos connaissances. Toutefois, nous avons fait valoir qu’il est dans l’intérêt à long terme de toutes les parties concernées (y compris de l’industrie) de chercher à combler ces lacunes. En d’autres termes, il est urgent de traiter d’importantes priorités en matière de recherche et d’information du public.

 


                             
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