Résumés issus de la Revue Réalités Indutrielles   
Février 2013
LA  BIOÉCONOMIE,  ÉLÉMENT CLÉ DES TRANSITIONS  ÉNERGÉTIQUE ET ÉCOLOGIQUES

La bioéconomie aujourd’hui, et ses perspectives de développement

Par Frédéric SGARD
et
Yuko Harayama
Direction pour la Science, la Technologie et l’Industrie-OCDE

Prenant racine dans les spectaculaires découvertes scientifiques sur le vivant de ces cinquante dernières années, la bioéconomie constitue l’un des secteurs de croissance les plus prometteurs du XXIe siècle. La nécessaire transition de notre système économique vers plus de durabilité, un plus grand souci pour l’environnement et une moindre  dépendance vis-à-vis des ressources naturelles offrent aux bio- technologies, qui sont au cœur de la bioéconomie, de nombreuses opportunités. Mais la réalisation de leur potentiel nécessitera la mise en œuvre  de politiques volontaristes, de façon à aplanir  les obstacles qui en limitent actuellement le plein développement.

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Les verrous scientifiques et technologiques dans la phase conceptuelle de la biologie de synthèse

Par François KÉPÈS
Programme d’Épigénomique (Genopole®), institut de Biologie des Systèmes et de Synthèse (Genopole®, UEVE, CNRS), Center for Synthetic Biology and Innovation (Imperial College London)

Le génie biologique est actuellement en rapide évolution. Ses formes avancées, actuellement rassemblées sous l’expression biologie de synthèse, couplent itérativement la conception et la fabrication d’objets complexes basés sur (ou inspirés par) la biologie. Comme la nanotechnologie, la biologie de synthèse est susceptible de changer totalement notre approche de certaines technologies clés. Ainsi, elle ouvre la voie à une nouvelle génération de produits, d’industries et de marchés construits sur notre capacité de manipuler la matière à l’échelle moléculaire.
Les applications potentielles de la biologie de synthèse se situent principalement dans les domaines de la santé, de l’agroalimentaire, de l’environnement, de l’énergie et des matériaux.
La phase de fabrication relève de méthodes biomoléculaires dites post-génomiques qui font l’objet d’intenses efforts de recherche depuis plusieurs décennies.
Mais c’est la phase de conception qui est affectée des verrous scientifiques et méthodologiques les plus saillants, une situation qui reflète probablement un investissement bien moindre.
Dans cet article, nous allons justement identifier certains de ces verrous.

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Les applications industrielles de la bioinformatique

Par Jean-Philippe VERT
Directeur du Centre de Bioinformatique de Mines ParisTech

À l’heure où les technologies en génomique et en protéomique à haut débit envahissent les laboratoires de biologie, les sciences de la vie font face à un déluge de données extraordinairement volumineuses et complexes. Manipuler ces données et en extraire un sens biologique requièrent de nouvelles approches basées sur la modélisation et l’informatique. La bioinformatique est tout à la fois une science à l’interface entre l’informatique et la biologie et une industrie vitale pour stocker, diffuser, analyser et interpréter les données biologiques en vue de leur exploitation dans l’industrie de la santé, dans l’agroalimentaire ou encore en matière d’énergie. Cet article propose un rapide tour d’horizon du domaine, de ses acteurs et de ses défis.

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Inextricably bound: measurement and the bioeconomy

By Emily M. LEPROUST,
Derek LINDSTROM,
Stephen LADERMAN
Agilent Technologies, Inc., Santa Clara, California 95051, Etats-Unis
and
Maurice SANCIAUME
Agilent Technologies France, S.A.S., Diegem, BC B1813, Belgique

Synthetic biology has been described as the design and construction of biological devices and systems for useful purposes [1]. The synthesis of DNA is a critical part of this construction. Advanced measurements have been both enabling and motivating for advances in DNA synthesis chemistry. Building on decades of development of chemical synthesis of DNA [2] and the development of DNA microarrays [3], additional careful attention to minimizing rare side reactions and very small non-idealities in reaction yields has enabled unprecedented levels of synthesis perfection and throughput [4]. The industrialization of this advanced chemistry has been shown to serve as a robust and economical basis for highly sensitive and specific hybridization assays [5]. It has also been shown to serve as a robust and economical source of user defined DNA oligonucleotides of sufficient quality to be used for synthetic biology [6]. The availability of high quality DNA oligonucleotides, coupled with analogously industrialized processes for combining them into larger constructs, opens up the possibility of widespread adoption of synthetic biology methods. New measurement modalities are being developed as a consequence. These examples, along with others elaborated elsewhere in this journal, illustrate the close and sometimes unpredictable interplay amongst measurement, science, and biotechnology, and the foundational role of measurement in advancing the bio-economy.

[1] ENDY (D.), Foundations for engineering biology, Nature, 438, 449-453, 2005.
[2] CARUTHERS (M.H.), Chemical Synthesis of DNA and DNA Analogues, Acc. Chem. Res., 24, 278-284, 1991.
[3] FRIEND (S.H.) and STOUGHTON (R.B.), The Magic of Microarrays, Scientific American, 286, 44-53, 2002.
[4] LEPROUST (E.M.), PECK (B.J.), SPIRIN (K.), MCCUEN (H.B.), MOORE (B.), NAMSARAEV (E.) and CARUTHERS (M.H.), Synthesis of highquality libraries of long (150mer) oligonucleotides by a novel depurination controlled process, Nucleic Acids
Research, 38, 2522-2540, 2010.
[5] BARRETT (M.T.), SCHEFFER (A.), BENDOR (A.), SAMPAS (N.), LIPSON (D.), KINCAID (R.), TSANG (P.), CURRY (B.), K BAIRD (K.), MELTZER (P.S), YAKHINI (Z.), BRUHN (L.) and LADERMAN (S.): Comparative genomic hybridization using oligonucleotide microarrays and total genomic DNA, PNAS, 101, 17765-17770, 2004.
[6] KOSURI (S.), EROSHENKO (N.), LEPROUST (E.M), SUPER (M.), WAY (J.), LI (J.B) and CHURCH (G.M.), Scalable gene synthesis by selective amplification of DNA pools from high-fidelity microchips, Nat Biotechnol, 28, 1295-1299, 2010.

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Les biofuels de seconde génération (2G) : un accélérateur de la transition énergétique vers une économie H2 énergie

Par Olivier DELABROY
Directeur R&D, Air liquide

Le développement d’une bioéconomie, en particulier pour les transports, passe par le développement d’une filière biocarburant. Outre la voie biologique, la production de biocarburants de deuxième génération (2G) s’opère par la voie thermochimique, aussi appelée BtL (Biomass to Liquids). Les acteurs de la filière, dont Air Liquide, se mobilisent pour faire émerger une feuille de route technico-économique garantissant à terme la compétitivité de cette filière émergente.
Cette voie thermochimique, basée sur la gazéification de la biomasse, permet également d’obtenir de l’hydrogène à grande échelle. L’industrialisation de cette filière émergente et la production associée de bio-hydrogène à prix compétitifs constituent un levier majeur pour accélérer la transition vers des solutions de mobilité hydrogène.

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Les perspectives de la biologie de synthèse dans la production de carburants issus de la biomasse

Par Vincent SCHÄCHTER
Total Énergies Nouvelles

La biologie de synthèse appliquée à l’ingénierie du métabolisme des microorganismes étend considérablement le spectre des biomolécules que l’on peut produire à partir des sucres, et bientôt à partir de la biomasse non alimentaire. Ce faisant, elle relie les marchés des biocarburants à ceux de la chimie via un tronc commun technologique, et démultiplie les voies de transformation possibles de différents types de biomasse en différents produits, permettant une plus grande flexibilité des stratégies de développement, et à terme des opérations industrielles. Cette ouverture est la bienvenue, à l’heure où l’environnement économique et sociétal n’est guère favorable aux biocarburants. Quelques années et des efforts de R&D significatifs restent nécessaires pour amener à maturité industrielle ces nouvelles voies vers des biocarburants avancés, qui seront les derniers bioproduits à passer les seuils de rentabilité hors subventions.

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Vers une chimie biosourcée

Par Olivier APPERT
Président d’IFP Énergies nouvelles
et
Fabio ALARIO
Ingénieur Économiste à la Direction Économie et Veille d’IFP Énergies nouvelles

Certaines matières premières fournies par la pétrochimie à l’industrie chimique peuvent poser, à plus ou moins long terme, des problèmes d’accessibilité. Une chimie biosourcée est-elle une alternative viable à la pétrochimie classique reposant sur la transformation des ressources fossiles ? À quelles conditions ? Quel pourrait être le rôle des pouvoirs publics dans ce domaine ?

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Les virus de synthèse et leurs perspectives thérapeutiques – Le point de vue de la nano-médecine

Par Thierry FUSAI
Médecin en chef, Institut de Recherche Biomédicale des Armées, chef de la division Appui Scientifique

Après des années de recherche en biologie ayant consisté à analyser, compartiment après compartiment, les relations entre la structure et les fonctions des composants cellulaires, nous assistons à une révolution conceptuelle : le vivant devient système ; des technologies sophistiquées, comme la biologie de synthèse, transforment le génome en produits chimiques.
Dans ce contexte, des virus hautement pathogènes sont maîtrisés à des fins thérapeutiques et les nanotechnologies nous offrent des outils de vectorisation pour cibler et optimiser leurs effets.

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Virus recombinants et virus synthétiques

Par Ali SAÏB
Recteur de l’Académie de Caen, professeur titulaire de la chaire de biologie du CNAM, directeur de la recherche du CNAM (2009-2012), coordonnateur de l’Observatoire de la biologie de synthèse

L’émergence de la biologie moléculaire et des technologies associées, qui ont constitué le terreau à partir duquel ont pu se structurer les prémices de la biologie de synthèse, est intimement liée à l’histoire de la virologie. Même si la biologie de synthèse ne s’est répandue dans la communauté scientifique qu’à partir des années 2000, l’ingénierie biologique a fait ses premières armes avec, et sur les virus, dès les années 1960. Aujourd’hui, les nombreux outils techniques à la disposition non seulement de la communauté scientifique, mais également de biologistes amateurs, qui structurent un nouvel espace d’échange libre (une sorte d’open source biologique) et qui sont de plus d’un coût dérisoire, permettent de manipuler des virus existants, d’en créer de nouveaux, voire de faire « revivre » des virus disparus. Ces manipulations s’inscrivent souvent dans le cadre d’applications thérapeutiques, ou plus simplement participe à une meilleure compréhension du vivant. Au-delà des applications porteuses de promesses, ces nouveaux possibles soulèvent de nombreuses questions qui doivent être intégrées dans un dialogue sociétal permettant de prendre toute la mesure des enjeux, des implications et des risques associés.

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Notre patrimoine génétique végétal est-il menacé par les biotechnologies ?

Par Dominique PLANCHENAULT
Inspecteur général de la santé publique vétérinaire, membre du Conseil général de l’Agriculture, de l’Alimentation et des Espaces ruraux (CGAAER)

Les outils utilisés pour l’obtention de nouvelles variétés végétales sont nombreux et extrêmement variés. Ils ont aussi la particularité d’être plus ou moins bien perçus par la société. L’amélioration des plantes, même si elle reste fondamentalement le fruit du hasard, résulte de l’exercice de choix déterminés par les besoins des agriculteurs, des industriels ou des consommateurs finaux. Hasard, contraintes et exigences sont les maîtres-mots d’un dialogue qu’il convient d’instaurer entre tous les acteurs.

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Les contours d’une bioéconomie soutenable

Par Dominique DRON
Mission Financement de la transition écologique. Précédemment Commissaire générale et Déléguée interministérielle au Développement durable

Les matériaux et processus dits « biosourcés » suscitent un énorme intérêt au plan mondial, tant chez les acteurs privés que publics. En effet, ces matériaux, théoriquement renouvelables, sont susceptibles de remplacer des ressources épuisables ou confiscables, tandis que les processus pourraient être moins nocifs que leurs prédécesseurs conventionnels pour la santé et l’environnement, que ce soit dans l‘industrie ou l‘agriculture.
Certes, mais se précipiter dans la bioéconomie (c’est-à-dire dans l’économie du vivant) en ayant cette seule vision réductrice et en conservant les raisonnements de l’économie du minéral, nous exposerait non seulement à de rapides déconvenues, mais encore à des dommages supplémentaires sérieux. Il s’agit donc non seulement de science, mais aussi de culture.

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Les usages non alimentaires de la biomasse

Par Christophe ATTALI
Ingénieur général des Mines en fonction au CGEIET

Rapport conjoint du Conseil général de l’Alimentation, de l’Agriculture et des Espaces ruraux (CGAAER), du Conseil général de l’Environnement et du Développement durable (CGEDD) et du Conseil général de l’Économie, de l’Industrie, de l’Énergie et des Technologies (CGEIET) (Septembre 2012).

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Les enjeux de la normalisation dans la transition vers la bioéconomie

Par Françoise ROURE
Contrôleur général Économique et Financier, Présidente de la section Technologies et Société au Conseil général de l’Économie, de l’Industrie, de l’Énergie et des Technologies (CGEIET) – Ministère de l’Économie et des Finances et ministère du Redressement productif

La question de la disponibilité et de l’interopérabilité des données numérisées constitue un enjeu majeur pour l’innovation, la sûreté et la sécurité des applications qui sont et seront développées dans le cadre de la bioéconomie.
Un nécessaire travail de normalisation à l’échelle internationale dans lequel s’inscrira la création au sein de l’ISO (International Organization for Standardization) d’un comité technique dédié aux biotechnologies.

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L’impact de la bioéconomie sur le secteur de la défense-sécurité : l’exemple de la biologie de synthèse

Par Patrice BINDER
Médecin général inspecteur (2S)

La biologie de synthèse est déjà une des filières d’avenir de la bioéconomie. Le secteur de la défense et de la sécurité s’y intéresse, d’une part, en raison des perspectives et des opportunités de développement technologique qu’elle lui offre et, d’autre part, pour les questions de sûreté qu’elle soulève en matière de « biens à double usage » (civil et militaire). Le développement des « clubs de biologistes amateurs », ou de la « biologie à la maison », inquiète également l’opinion publique. Si l’encadrement juridique et réglementaire peut aujourd’hui répondre à certaines de ces inquiétudes, il est nécessaire d’apporter d’autres garanties en marge de ce cadre purement juridique – des garanties éthiques. Des « engagements de déontologie scientifiques » et la mise en place d’un Comité scientifique pour la sûreté biologique pourraient répondre à cette attente, à côté de la mission d’information du public qu’assure l’Observatoire de la Biologie de Synthèse.

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Biologie de synthèse et questions de société

Par Alexei GRINBAUM
CEA-Saclay/LARSIM

Parmi les questions d’ordres social, économique, politique, éthique et métaphysique liées au développement des biotechnologies, la biologie de synthèse suscite certes quelques interrogations nouvelles. Mais surtout, elle en réactualise d’anciennes.
La confiance que le citoyen place dans le scientifique n’est plus aujourd’hui acquise par défaut. Il en va de même pour les technologues, les ingénieurs et les industriels.
Dans ce dialogue renouvelé entre la science et la société s’impose la nécessité d’élaborer sans attendre un cadre normatif qui devra, autant que faire se peut, anticiper les problématiques futures que soulèvera une diffusion à grande échelle des produits issus de la biologie de synthèse.

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HORS DOSSIER

Les défis anthropologiques de la robotique personnelle (1)

Par Gérard DUBEY
Professeur de sociologie. Institut Mines-Télécom/TEM

Les occasions de dialogue entre les sciences appliquées et les sciences humaines sont assez rares, dès lors que l’on touche aux présupposés théoriques sur la base desquels se sont constituées nos disciplines respectives. Or, dans la mesure où elle s’inscrit, historiquement, dans un jeu spéculaire avec l’humain, la figure du robot invite naturellement à renouveler et à renforcer ce type de dialogue. C’est à n’en pas douter encore plus vrai de la robotique personnelle ou collaborative – la cobotique –, objet de cet article, qui constitue actuellement l’une des voies de recherche les plus fécondes en robotique (2). Le fait que ces objets doivent agir dans la proximité des êtres humains, dans leur environnement quotidien et intime, ouvre un champ immense de questionnements qui n’entre pas traditionnellement dans celui de l’ingénierie. En replaçant ces objets dans le cadre anthropologique et sociologique où ils prennent sens, je propose d’identifier quelques-uns des défis aussi bien pratiques qu’épistémologiques, auxquels renvoie la perspective de leur développement à l’échelle industrielle.

(1) Cet article est la version écrite d’un exposé de présentation du numéro des Annales des Mines de février 2012 consacré aux nouveaux enjeux de la robotique et intitulé « Les robots : nouveaux concepts, nouveaux usages », dans le cadre d’une conférence-débat qui s’est tenue à l’Ecole des Mines de Paris, le 24 mai 2012.

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The bioeconomy today and prospects for development

Par Frédéric SGARD
and
Yuko Harayama

Rooted  in  the  spectacular  scientific  discoveries about  life  made  over  the  past  fifty  years,  the “bioeconomy”  is  a   promising  sector  for growth  in  this 21st  century.  A broader concern  for the  environment,  less dependence on natural resources and the requisite transition of our economic  system  toward  more  sustainability  open several opportunities for biotechnology, which lies at the core of bioeconomics. Realizing them necessitates implementing deliberate policies for leveling the obstructions to development.

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The scientific and technological locks on the conceptual phase of synthetic biology’s development

François KÉPÈS

Engineering is evolving fast in biology. Its advanced forms, grouped under the phrase “synthetic biology”, iteratively pair the designing and making of complex objects based on (or inspired by) biology. Like nanotechnology, synthetic biology might fully alter our approach to key techniques. Thanks to its ability to manipulate matter at the molecular level, a new generation of products, industries and markets lies ahead with applications notably in health, agribusiness, the environment, energy and materials. Making these new products involves post-genomic bimolecular methods, which have been the focus of intense efforts in research for several decades now. However the most noticeable scientific and methodological “locks” are on the phase of conception – a situation probably reflecting inadequate investments. This article identifies certain locks.

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Industrial  applications of bioinformatics

Jean-Philippe VERT

Even as high-speed technology in genomics and proteomics is invading laboratories, the life sciences are coping with an extraordinarily huge, complex mountain of data. Manipulating it to extract something biologically meaningful requires new approaches involving simulations and computers. Bioinformatics lies at the interface between computer science and biology. It is also a vital industry for stocking, diffusing, analyzing and interpreting biological data for uses in the health industry, agribusiness or even the field of energy. An overview of bioinformatics, its stakeholders and challenges…

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Inextricably bound: Measurement and the bio-economy

Emily LEPROUST, Derek LINDSTROM, Maurice SANCIAUME and Stephen LADERMAN

Measurement and synthetic biology symbiosis

Synthetic biology has been described as the design and construction of biological devices and systems for useful purposes. The synthesis of DNA is a critical part of construction. Advanced measurements have been both enabling and motivating for advances in DNA synthesis chemistry. Building on decades of development of chemical synthesis of DNA and the development of DNA microarrays, additional careful attention to minimizing rare side reactions and very small non-idealities in reaction yields has enabled unprecedented levels of synthesis perfection and throughput. The  industrialization  of this  advanced  chemistry  has  been shown to serve as a robust and economical basis for highly sensitive and specific hybridization assays. It has also been shown  to serve  as  a  robust  and economical  source  of user defined DNA oligonucleotides of sufficient quality to be used for synthetic biology. The availability of high quality DNA oligonucleotides, coupled with analogously industrialized processes for combining them into larger constructs, opens up the  possibility  of widespread  adoption  of synthetic  biology methods. New measurement modalities are being developed as a consequence. These examples, along with others elaborated elsewhere in this volume, illustrate the close and sometimes unpredictable interplay amongst measurement, science, and biotechnology, and the foundational role of measurement in advancing the bio-economy.

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Second generation biofuels, an accelerator of the transition toward an economy driven by energy drawn from hydrogen

Olivier DELABROY

The  growth of a  bioeconomy,  especially  in transportation, involves developing a biofuel industry. Second generation biofuels can be made with not only biological methods but also biomass-to-liquid processes borrowed from thermochemistry. Players in this field, including Air Liquide, are drawing up a technical and economic roadmap for competitiveness in this emerging branch of industry. Since the thermochemical approach for gasifying a biomass also yields large quantities of hydrogen, the industrialization of this branch and concomitant production of biohydrogen at competitive prices provide leverage for accelerating the transition toward using H2 for transportation.

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The prospects of synthetic biology for the production  of fuel from the biomass

Vincent SCHÄCHTER

When applied to engineering the metabolism of microorganisms, synthetic biology produces a broad spectrum of biomolecules from carbohydrates and, in the near future, from the biomass in general. The markets for biofuels and for chemicals are thus hooked up through a common technological core. Synthetic biology also opens new possibilities for switching from different types of biomass to different products, thus allowing for more flexibility in development strategies and eventually in industrial operations. This opening is to be welcomed even though the economic and societal environments hardly favor biofuels. A few more years of R&D are needed to bring these new possibilities to industrial maturity. Advanced biofuels will pass the threshold at which  they become profitable  and  will no longer need subsidies.

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Toward a chemistry with “biosources”

Olivier APPERT and Fabio ALARIO

Raw materials produced by petrochemistry for the chemical industry might, at sometime or another, be hampered  by problems of accessibility. Is a “biosource chemistry” a viable alternative to classical petrochemistry, which transforms fossil resources?  Under  what  conditions? What  role  might public authorities play in this field?

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Synthetic  viruses  and therapeutic prospects:  The viewpoint  of nanomedicine

Thierry FUSAI

After years of biological research – of analyzing step by step the relations between the structure and functions of cellular constituents – a revolution is taking place in our conceptions: life is coming to be seen as a system; and sophisticated technologies, such as synthetic biology, are turning the genome into chemical products. In this context, highly pathogenic viruses are being used for therapy; and nanotechnology provides us with the tools of vectorization for transporting such products to their targets, thus optimizing their effects.

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Recombinant and synthetic viruses

Ali SAÏB

Molecular biology and associated techniques are the grounds where the seeds for synthetic biology were planted; but they are linked to the history of virology. Whereas synthetic biology started infusing scientific circles in 2000, biological engineering arose out of work on viruses in the 1960s. Several techniques  – now available  to amateur  biologists  as  well  as scientists – have created a new forum  of free exchanges, a sort of “open source” biology. Techniques increasingly available at ridiculously low costs can serve to manipulate existing viruses, create new ones or even bring extinct viruses “back to life”. These manipulations are often performed in a therapeutic setting or, more simply, in the pursuit of a  better understanding of life. Beyond the promising applications, several questions arise that must be submitted to debate in society so as to gauge the issues, implications and risks.

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Does biotechnology threaten  our genetic pool of plants?

Dominique PLANCHENAULT

The many and varied tools used to obtain new varieties of plants are more or less well perceived by society. Improving plants, though still mainly a matter of luck, involves choices determined by the needs of farmers, industrialists or consumers. Luck, conditions and requirements are the key words for a dialog that should take place among all stakeholders.

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The contours of a sustainable bioeconomy

Dominique DRON

Materials and processes from “biosources” have aroused enormous interest worldwide among both private companies and public officials. Theoretically “renewable” materials might replace resources that can be depleted or confiscated; and bioprocesses might cause less harm than conventional ones for health and the environment, whether in industry or agriculture.  True;  but rushing  into the  bioeconomy  — an economy  based  on living beings  — guided  solely  by this reductionistic view and a form of reasoning inherited from the mineral economy might soon lead to disappointment and even prove more harmful. This is a matter not just of science but also of culture.

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Using the biomass for purposes other than food

Christophe ATTALI

The joint report by the Conseil Général de l’Alimentation, de  l’Agriculture  et  des  Espaces  Ruraux  (CGAAER), the Conseil Général de l’Environnement and du Développement Durable (CGEDD) and the Conseil Général de l’Économie, de l’Industrie, de l’Énergie et desTechnologies (CGEIET) is part of a collective effort to reorient the economy toward a more sustainable development. The wide variety of new uses of the biomass is already shaping an emerging bioeconomy.

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The issue of standards  in the transition toward a bioeconomy

Françoise ROURE

Questions about the availability and interoperability of digital data are essential for the innovation of the applications that are or will be used in the bioeconomy, and for their safety and security.  International  standards  must  be  worked  out by a technical committee devoted to biotechnology in the International Standards Organization.

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The bioeconomy’s  impact on  defense  and security: The case  of synthetic biology

Patrice BINDER

Synthetic biology is already a major, promising branch of the bioeconomy. Officials in defense and security are interested in it because of both its potentially relevant prospects and the questions raised about the safety of “goods with a dual use” (civilian and military). The development of “clubs of amateur biologists” and of a “home biology” increasingly worries public opinion. Although laws and regulations provide responses incertain cases, other guarantees — ethical ones — must also be forthcoming. Other responses involve the commitment to a scientific code of conduct, the formation of a scientific committee  on biological  security  and  a public information campaign  like  the  one  launched  by the  Synthetic  Biology Observatory in France.

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Synthetic biology: Questions for society

Alexei GRINBAUM

To the stock of social, economic, political, ethical and metaphysical questions having to do with the development of biotechnology, synthetic biology has added new interrogations but, more importantly, has revived and updated older ones. Citizen confidence in scientists is no longer  to be  taken  for granted;  and  as much  can be said about technologists, engineers and industrialists. A new dialog between science and society must lead without delay to a  set  of norms  for anticipating,  insofar  as  possible,  the issues that will arise as the products of synthetic biology are more widely circulated.

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MISCELLANY

The anthropological challenge of personal robotics

Gérard DUBEY

Occasions for a dialog between the applied and human sciences are few and far between, at least when the theoretical presuppositions underlying these disciplines are in the agenda. Since robots are, historically, a mirror image of human beings, they are a natural reason for reopening this dialog. This holds even more in the case of personal robotics, or “cobotics”, the subject of this article and one of the most promising fields of research in robotics. Given that these objects must act in the proximity of human beings, in our everyday environment and in close relations with us, broad questions arise that do not fit within the traditional bounds of engineering. By placing these objects in the anthropological and sociological framework where they take on meaning, some of the issues, practical as well as epistemological, are identified that will emerge as robots enter production on an industrial scale.

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Die Bioökonomie heute und ihre Entwicklungsperspektiven

Frédéric SGARD und Yuko HARAYAMA

Die Bioökonomie, die aus  den spektakulären Entdeckungen der Lebenswissenschaften der letzten 50 Jahre hervorgegangen ist, gehört zu den besonders vielversprechenden Wachstumssektoren des 21. Jahrhunderts. Die notwendige Entwicklung eines nachhaltigeren Wirtschaftssystems, eine stärkere Berücksichtigung der Umwelt und eine geringere Abhängigkeit gegenüber den natürlichen Ressourcen sind die Voraussetzungen, die den Biotechnologien, die den Kern der Bioökonomie ausmachen, zahlreiche Perspektiven bieten. Doch die Verwirklichung ihres Potenzials erfordert entschlossenes politisches Handeln, denn es  gilt die Hindernisse zu beseitigen, die zur Zeit deren allseitige Entwicklung einschränken.

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Die wissenschaftlichen  und technologischen Hemmnisse  in der konzeptuellen Phase der synthetischen Biologie

François KÉPÈS

Die Biotechnologie befindet sich zur Zeit in einer schnellen Entwicklungsphase. Ihre fortgeschrittenen Formen, die heute unter der Bezeichnung synthetische Biologie zusammengefasst sind, koppeln in häufigen Wiederholungen die Konzeption und Herstellung von komplexen Objekten, die  auf der Biologie  beruhen  oder von ihr inspiriert  sind. Ebenso wie die Nanotechnologie   kann die Biotechnologie unser Verständnis gewisser Schlüsseltechnologien total verändern.  So bahnt sie den Weg für eine neue Generation von Produkten,  Industrien  und Märkten,  die  auf unseren Fähigkeiten beruhen, die Materie auf molekularer Ebene zu manipulieren. Die potenziellen Anwendungen der Biotechnologie sind hauptsächlich in den Bereichen der Gesundheit, der Nahrungsmittelindustrie, der Umwelt, der Energie und der Materialwirtschaft zu finden.
Die Phase der Herstellung verdankt sich biomolekularen, so genannten post-genomischen Methoden, die seit mehreren Jahrzehnten Gegenstand intensiver Forschungsbemühungen sind. Aber es  ist die Konzeptionsphase, die von erheblichen wissenschaftlichen und methodologischen Hemmnissen betroffen ist. Diese Situation ist wahrscheinlich auf einen geringeren Forschungseinsatz zurückzuführen.
In  diesem  Artikel  werden  wir  zu  Recht  einige  dieser Hemmnisse identifizieren.

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Die industriellen Anwendungen der Bioinformatik

Jean-Philippe VERT

Zu einem Zeitpunkt, zu dem die Verfahren in der Genomik und die großen Leistungen in der Proteomik   in die Biologielaboratorien vordringen, sind die Lebenswissenschaften mit einer  Flut von außerordentlich  hohen  und komplexen Datenmengen konfrontiert. Die Manipulation dieser Daten und deren Auswertung erfordern neue Methoden, die auf der Modellierung und der Informatik beruhen. Die Bioinformatik ist gleichzeitig  eine Wissenschaft an der Schnittstelle zwischen Informatik und Biologie und eine lebensnotwendige Industrie für die  Speicherung,  die  Analyse  und die  Auswertung  der biologischen Daten, die in der Gesundheitsindustrie, der Nahrungsmittelindustrie  und auch  in der  Energieerzeugung verwertet werden sollen. Dieser Artikel möchte einen kurzen Überblick über diesen Bereich, seine Akteure und seine Herausforderungen geben.

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Unauflöslich    miteinander   verbunden   :    Messung    und Bioökonomie

Emily M. LEPROUST, Derek LINDSTROM, Maurice SANCIAUME und Stephen LADERMAN

Die synthetische Biologie ist als eine Konzeption und Konstruktion  von biologischen  Substanzen  und Prozessen definiert worden, die genutzt werden sollen, um neue Produkte herzustellen. Die DNA-Synthese ist ein entscheidendes Element dieser Konstruktion. Immer perfektere Messsysteme haben in der Chemie der DNA- Synthese Fortschritte erlaubt und hervorgebracht. Die jahrzehntelange  Entwicklung  der    DNA-Synthese  und die Entwicklung von DNA-Chips sowie die besondere Bemühung um die Minimalisierung seltener Nebenwirkungen und sehr geringer Defekte in der Reaktionsausbeute haben  es erlaubt, beispiellose  Resultate  hinsichtlich  der Genauigkeit  und der Syntheseleistung zu erzielen. Es wurde bewiesen, dass die Industrialisierung dieser perfektionierten Chemie eine robuste und ökonomische Basis für hochsensible und spezifische Hybridisierungstests schuf. Es wurde ebenfalls bewiesen, dass sie als robuste und ökonomische Quelle für ADN- Oligonukleotide dienen kann, die den Spezifikationen entspricht, die vom Benutzer definiert werden, und die von einer Qualität sind, die für ihre Benutzung   in der synthetischen Biologie hinreicht. Dank der Verfügbarkeit von ADN-Oligonukleotiden guter Qualität und dank dem gleichzeitigen Vorhandensein  von ebenfalls  industrialisierten Prozessen, die in größeren Konstruktionen kombiniert werden können, lassen sich die Methoden der synthetischen Biologie in großem Maßstab anwenden. Dies hat zur Folge, dass neue Messungsmodalitäten entwickelt werden. Diese Beispiele veranschaulichen wie andere, die in weiteren Artikeln dieser Ausgabe vorgestellt werden, die enge und manchmal unvorhersehbare Wechselwirkung zwischen der Messung, der Wissenschaft und der Biotechnologie, und sie unterstreichen die fundamentale Rolle der Messung für den Fortschritt der Bioökonomie.

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Die Biokraftstoffe der zweiten Generation (2G) : ein Beschleuniger des energetischen Übergangs zu einer Wasserstoffwirtschaft

Olivier DELABROY

Die Entwicklung einer Bioökonomie, insbesondere im Transportwesen, setzt die Entwicklung eines Biokraftstoffsektors voraus. Die Herstellung von Biokraftstoffen  der  zweiten  Generation  (2G) vollzieht  sich nicht nur auf biologische, sondern auch auf thermochemische Weise, die auch als BtL (Biomass to liquids) bezeichnet wird. Die Akteure dieses Sektors, zu denen Air Liquide gehört, verfolgen eine technisch-wirtschaftliche Strategie, die in absehbarer Zeit die Wettbewerbsfähigkeit dieser neuen Technologie garantieren soll.

Dieser thermochemische Weg, der auf der Gasbildung durch Biomasse beruht, erlaubt es, Wasserstoff in großem Maßstab zu gewinnen. Die Industrialisierung dieser neuen Technik und die sich daraus ergebende Herstellung von Bio-Wasserstoff zu wettbewerbsfähigen Preisen sind entscheidende Faktoren, die die Entwicklung einer Mobilität durch Wasserstoff zu beschleunigen vermag.

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Die Perspektiven der synthetischen Biologie in der Produktion von Kraftstoffen auf der Basis von Biomasse

Vincent SCHÄCHTER

Die synthetische Biologie, die Verfahren zur Konstruktion von Stoffwechselwegen in Mikroorganismen gefunden hat, erweitert beträchtlich das Spektrum der Biomoleküle, die sich auf  der  Basis  von Zucker  und bald  auch   aus  nicht  der Ernährung dienender Biomasse   herstellen lassen. Somit verbindet sie die Märkte der Biokraftstoffe mit denen der Chemie auf dem Wege einer gemeinsamen technologischen Grundlage und vermehrt die Möglichkeiten der Verwertung verschiedener Sorten von Biomasse zu  verschiedenen Produkten  um ein  Vielfaches,  und ermöglicht  eine  größere Flexibilität der Entwicklungsstrategien und in absehbarer Zukunft auch industrielle Projekte. Eine solche Perspektive ist sehr erwünscht, denn die aktuelle wirtschaftliche und gesellschaftliche Konstellation ist für Biokraftstoffe nicht besonders günstig. Einige Jahre und beträchtliche Bemühungen in Forschung und Entwicklung sind noch notwendig, um diese neuen  Verfahren zur Herstellung neuer Kraftstoffe zur industriellen Reife zu bringen. Es werden die letzten Bioprodukte sein, die die Rentabilitätsschwellen – abgesehen von jeder Subventionspolitik - überschreiten.

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Eine biobasierte Chemie

Olivier APPERT und Fabio ALARIO

Gewisse Rohstoffe,  welche die chemische Industrie von der Erdölchemie bezieht, können über kurz oder lang nicht mehr so leicht zugänglich sein. Ist eine biobasierte Chemie eine denkbare Alternative zur klassischen Erdölchemie, die auf der Transformation  fossiler  Ressourcen  beruht  ?   Zu   welchen Bedingungen  ?  Welche  Rolle  könnte  der  Staat  auf  diesem Gebiet spielen ?

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Die synthetischen Viren und ihre therapeutischen Perspektiven – Der Standpunkt der Nano-Medizin

Thierry FUSAI

Nach jahrelanger biologischer Forschung, die darin bestand, einen Teilbereich nach dem anderen zu analysieren und die Beziehungen zwischen der Struktur und den Funktionen der zellularen Bestandteile verstehen zu wollen, sind wir mit einer konzeptuellen Revolution konfrontiert : das Lebendige wird zum System ; raffinierte Technologien, wie die synthetische Biologie, verwandeln das Genom in chemische Produkte.
In diesem Zusammenhang werden hoch pathogene Viren zu therapeutischen Zwecken gezielt verwendet und die Nanotechnologien bieten uns die Werkzeuge zur Vektorisierung, um ihre Wirkung genau bestimmen und optimieren zu können.

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Neukombinierte Viren und synthetische Viren

Ali SAÏB

Die Entwicklung der Molekularbiologie und der mit ihr verbundenen Technologien, die die Grundlagen für die Anfänge der synthetischen Biologie schufen, ist aufs Engste mit der Geschichte der Virologie verbunden. Auch wenn die synthetische Biologie erst seit dem Jahr 2000  in der Welt der Wissenschaft Verbreitung fand, haben die biologischen Ingenieurswissenschaften ihre ersten Schritte mit dem Virus und seiner Erforschung schon seit den 1960er Jahren getan. Heute erlauben es die zahlreichen  technischen Möglichkeiten, die nicht nur den Wissenschaftlern, sondern auch den Amateurbiologen zur Verfügung stehen, die einen neuen freien  Raum des Austauschs strukturieren (eine Art open source  für Biologie),  zu überdies  lächerlich  geringen  Kosten existierende Viren zu manipulieren, neue zu schaffen, oder sogar verschwundene Viren neu zu „erschaffen“. Diese Manipulationen werden oft im Rahmen therapeutischer Anwendungen vorgenommen oder dienen einfacher gesagt einem besseren Verständnis des Lebendigen. Jenseits der vielversprechenden Anwendungen lassen diese neuen Möglichkeiten zahlreiche Fragen aufkommen, die in einen gesellschaftlichen Dialog integriert werden müssen, der das ganze Ausmaß der Anliegen, Problematiken und möglichen Risiken zu umfassen vermag.

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Ist unser pflanzliches genetisches Erbgut durch die Biotechnologien bedroht ?

Dominique PLANCHENAULT

Die Methoden zur Erzeugung neuer Pflanzensorten sind zahlreich    und äußerst  vielfältig.  Sie  haben  außerdem  die Besonderheit,  mehr  oder  weniger  gut von der  Gesellschaft akzeptiert zu werden. Selbst wenn die Verbesserung der Pflanzen im Grunde genommen das Ergebnis eines Zufalls bleibt, hängt sie von bestimmten Entscheidungen ab, die sich aus  dem  Bedarf   der Landwirte,  der Industriellen  und der Endverbraucher ergeben. Zufall, Zwänge und Ansprüche sind die wichtigsten Begriffe eines Dialogs, der zwischen allen Akteuren geführt werden muss.

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Die Umrisse einer vertretbaren Bioökonomie

Dominique DRON

Die  so  genannten  „biobasierten“  Substanzen  und Prozesse wecken weltweit bei privaten wie bei öffentlichen Akteuren ein äußerst lebhaftes Interesse. Tatsächlich können die Substanzen, die theoretisch erneuerbar sind, erschöpfbare oder konfiszierbare Ressourcen ersetzen, während die Prozesse weniger schädlich für Gesundheit und Umwelt als ihre konventionellen Vorgänger sein könnten, sei es in der Industrie oder in der Landwirtschaft.
Gewiss. Aber verließe man sich übereilt auf die Bioökonomie (d.h. auf  die  Lebenswissenschaften)  und folgte  nur dieser begrenzten Vision unter Beibehaltung der Denkweise der organischen Ökonomie, so bestünde nicht nur sehr schnell die Gefahr, Enttäuschungen zu erleben, sondern zudem noch ernste Schäden zu verursachen. Es handelt sich  also nicht nur um Wissenschaft, sondern auch um Kultur.

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Die nicht der Ernährung dienenden Nutzungsweisen  der Biomasse

Christophe ATTALI

Der gemeinsam erstellte Bericht des Conseil général de l’Alimentation, de l’Agriculture et des Espaces ruraux (Generalrat für Ernährung,  Landwirtschaft  und ländliche  Räume),  des Conseil général de l’Environnement et du Développement durable (Generalrat  für Umwelt  und nachhaltige Entwicklung) und des Conseil général de l’Économie, de l’Industrie, de l’Énergie et des Technologies (Generalrat für Wirtschaft, Industrie, Energie und Technologien) ist ein Beitrag zur kollektiven Anstrengung, die der Wirtschaft durch mehr Nachhaltigkeit eine neue Orientierung geben soll : die neuen Nutzungsweisen der Biomasse tragen in ihrer ganzen Vielfalt schon heute zur Entstehung der Bioökonomie bei.

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Die  Bedeutung der Normierung in der Entwicklung der Bioökonomie

Françoise ROURE

Die  Frage  der  Verfügbarkeit  und der  Interoperabilität  der digitalen Daten ist für die Innovation, den Schutz und die Sicherheit der Anwendungen, die im Rahmen der Bioökonomie  entwickelt  wurden  und werden,  von großer Bedeutung.
Es handelt sich um eine notwendige Normierungsaufgabe auf internationaler Ebene, für die ein technischer Ausschuss in der ISO (Internationale Organisation für Standardisierung) geschaffen wurde, der mit den Biotechnologien befasst ist.

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Die Auswirkung der Bioökonomie auf den Sektor der Verteidigung und Sicherheit : das  Beispiel der synthetischen Biologie

Patrice BINDER

Die synthetische Biologie ist schon einer der Zukunftssektoren der Bioökonomie. Der Sektor der Verteidigung und der Sicherheit bekundet Interesse für dieses Gebiet, denn zum einen  bietet  es  Perspektiven  und Möglichkeiten  technischer Entwicklung für den Sektor, und zum anderen wirft es Fragen der Sicherheit hinsichtlich der „Güter mit doppelter Nutzung“ (für zivile und militärische Zwecke) auf. Die Entwicklung von „Amateurbiologen-Clubs“ oder von Angeboten für „Biologie zu Hause“ beunruhigt auch die Öffentlichkeit. Wenn Gesetze und Vorschriften heute diese Sorgen gebührend berücksichtigen, so ist es doch  notwendig, andere Garantien zusätzlich zum rein rechtlichen Rahmen einzuführen – ethische Garantien. „Wissenschaftliche Verpflichtungen zur Deontologie“ und die Bildung eines wissenschaftlichen Ausschusses für biologische Sicherheit könnten dieser Erwartung entsprechen, um die Aufgabe des Observatoire de la Biologie de Synthèse, das   zur Information der Öffentlichkeit verpflichtet ist, zu ergänzen.

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Synthetische Biologie und gesellschaftliche Fragen

Alexei GRINBAUM

Unter den Fragen gesellschaftlicher, wirtschaftlicher, politischer, ethischer und metaphysischer Natur, die sich aus der Entwicklung der Biotechnologien ergeben, wirft die synthetische Biologie sicher einige neue Fragen auf. Doch vor allem aktualisiert sie erneut alte Fragen. Das Vertrauen in den Wissenschaftler ist heute nicht mehr unbedingt sicher. Dasselbe gilt für Technologen, Ingenieure und Industrielle. In diesem erneut geführten Dialog zwischen Gesellschaft und Wissenschaft ist es absolut notwendig, unverzüglich einen normativen Rahmen zu erarbeiten, der so weit als möglich die zukünftigen Problematiken antizipieren soll, die durch eine weitreichende Verbreitung der Produkte der synthetischen Biologie hervorgerufen werden können.

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Die anthropologischen Herausforderungen der kooperativen Robotik

Gérard DUBEY

Die Gelegenheiten zum Dialog zwischen   den angewandten Wissenschaften und den Humanwissenschaften sind ziemlich selten, sobald man die theoretischen Voraussetzungen berührt, auf deren Basis sich unsere jeweiligen Disziplinen herausgebildet haben. Doch in dem Maße wie das Bild des Roboters historisch aus der Selbstwahrnehmung des Menschen im Spiegel abzuleiten ist, lädt es natürlich dazu ein, einen solchen Dialog erneut aufzunehmen und zu vertiefen. Dies trifft zweifelsohne noch stärker auf die kooperative Robotik – für die  Mensch-Roboter-Kooperation  – zu, dem Gegenstand dieses Artikels, denn sie stellt zur Zeit eins der fruchtbarsten Forschungsfelder der Robotik dar. Die Tatsache, dass diese Objekte im Nahbereich der auf sie angewiesenen Menschen agieren müssen, in ihrem täglichen und persönlichen Umfeld, löst einen Komplex von Fragen aus, mit denen die Ingenieurswissenschaften traditionell nicht befasst sind. Indem ich diese Objekte wieder in den anthropologischen und soziologischen Zusammenhang stelle, der ihnen  Sinn  verleiht,  schlage  ich  vor, einige  der sowohl praktischen als auch epistemologischen Herausforderungen zu identifizieren, mit denen man sich angesichts der in industriellem Maßstab vorangetriebenen Entwicklung auseinandersetzen muss.

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ANDERE THEMEN

Die anthropologischen Herausforderungen der kooperativen Robotik

Gérard DUBEY

Die Gelegenheiten zum Dialog zwischen   den angewandten Wissenschaften und den Humanwissenschaften sind ziemlich selten, sobald man die theoretischen Voraussetzungen berührt, auf deren Basis sich unsere jeweiligen Disziplinen herausgebildet haben. Doch in dem Maße wie das Bild des Roboters historisch aus der Selbstwahrnehmung des Menschen im Spiegel abzuleiten ist, lädt es natürlich dazu ein, einen solchen Dialog erneut aufzunehmen und zu vertiefen. Dies trifft zweifelsohne noch stärker auf die kooperative Robotik – für die  Mensch-Roboter-Kooperation  – zu, dem Gegenstand dieses Artikels, denn sie stellt zur Zeit eins der fruchtbarsten Forschungsfelder der Robotik dar. Die Tatsache, dass diese Objekte im Nahbereich der auf sie angewiesenen Menschen agieren müssen, in ihrem täglichen und persönlichen Umfeld, löst einen Komplex von Fragen aus, mit denen die Ingenieurswissenschaften traditionell nicht befasst sind. Indem ich diese Objekte wieder in den anthropologischen und soziologischen Zusammenhang stelle, der ihnen  Sinn  verleiht,  schlage  ich  vor, einige  der sowohl praktischen als auch epistemologischen Herausforderungen zu identifizieren, mit denen man sich angesichts der in industriellem Maßstab vorangetriebenen Entwicklung auseinandersetzen muss.

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La bioeconomía  hoy en día y sus perspectivas  de desarrollo

Frédéric SGARD y Yuko HARAYAMA

Gracias a los espectaculares descubrimientos científicos de los últimos cincuenta años, la bioeconomía es uno  de los sectores de crecimiento más prometedores del siglo XXI. La transición necesaria de nuestro sistema económico hacia una mayor sostenibilidad, mayor preocupación por el medio ambiente y menor dependencia de los recursos naturales ofrecen a la biotecnología, núcleo de la bioeconomía, grandes oportunidades. Pero la realización de su potencial requerirá la aplicación de políticas proactivas, con el fin de superar los obstáculos que actualmente limitan su desarrollo pleno.

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Las restricciones científicas  y tecnológicas en la fase conceptual de la biología sintética

François KÉPÈS

La bioingeniería evoluciona rápidamente. Sus formas avanzadas, actualmente agrupadas bajo el término de biología sintética, reúnen iterativamente el diseño y fabricación de objetos complejos basados en (o inspirados por) la biología. Al igual que la nanotecnología, es probable que la biología sintética cambie totalmente nuestro enfoque de algunas tecnologías clave    . De esta forma, abre el camino para una nueva generación de productos, industrias y mercados construidos sobre nuestra capacidad de manipular la materia al nivel molecular.
Las aplicaciones potenciales de la biología sintética se encuentran principalmente en las áreas de sanidad, alimentación, medio ambiente, energía y materiales.
La fase de fabricación emplea métodos biomoleculares conocidos como post-genómicos que han sido objeto de profundas investigaciones desde hace varias décadas.
Ahora bien, la fase de diseño se ve  afectada por restricciones científicas y metodológicas importantes, una situación que refleja probablemente una menor inversión.
En este artículo, identificaremos precisamente algunas de estas restricciones.

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Las aplicaciones industriales de la bioinformática

Jean-Philippe VERT

En la época en la que las tecnologías genómicas y proteómicas de alta velocidad invaden los laboratorios de biología, las ciencias de la vida se enfrentan a una avalancha de datos extremadamente grandes y complejos. Manipular estos datos y extraer  su  significado  biológico  requiere  nuevos  enfoques basados en la modelización y la informática. La bioinformática es una ciencia entre la informática y la biología, y una industria vital para almacenar, distribuir, analizar e interpretar los datos biológicos para su uso en la industria sanitaria, agro- alimentaria o energética. Este artículo proporciona una breve visión general del campo,  sus actores y desafíos.

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Inextricably bound: measurement and the bio-economy

Emily M. LEPROUST, Derek LINDSTROM, Maurice SANCIAUME y Stephen LADERMAN

La biología sintética se ha  definido como el diseño y la construcción de herramientas y sistemas biológicos con fines utilitarios. La síntesis de ADN es un elemento crítico para esta construcción. Los sistemas avanzados de medición han permitido obtener avances en la química de síntesis de ADN. Asimismo, se han  alcanzado niveles sin precedentes en términos de perfección y velocidad de síntesis gracias al desarrollo de la síntesis química de ADN y de microchips de ADN, desde hace varias décadas, así como la atención prestada a la reducción de las pocas reacciones secundarias e imperfecciones en los rendimientos de las reacciones. Se ha demostrado que la industrialización de esta química avanzada crea una  base sólida y económica para ensayos de hibridación altamente sensibles y específicos. También se ha  demostrado que podría servir como una fuente sólida y económica para oligonucleótidos de ADN que cumplen con especificaciones definidas por el usuario, con calidad suficiente para que puedan ser utilizados en biología sintética. La disponibilidad de oligonucleótidos de ADN de buena calidad, asociada con procesos industrializados permite combinarlos en estructuras más grandes, abriendo la posibilidad de una adopción muy amplia de los métodos de la biología sintética. Nuevos métodos de medición se desarrollan en consecuencia. Estos ejemplos, como otros que  se presentan en otros artículos de este número, ilustran la relación cercana y a veces impredecible entre la medición, la ciencia y la biotecnología; y el papel clave de la medición en el progreso de la bioeconomía.

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Los biocombustibles de segunda generación (2G), aceleradores de la transición energética hacia una economía H2 energía

Olivier DELABROY

El desarrollo de una bioeconomía, en particular para el transporte, pasa  por el desarrollo de un sector de biocombustibles. Además de la vía biológica, la producción de biocombustibles  de  segunda  generación  (2G) se  realiza  de forma termoquímica, también llamada BTL (Biomasa a Líquido). Los actores del sector, incluyendo Air Liquide, se movilizan para llevar producir una hoja de ruta técnica y económica que asegure la competitividad de este sector emergente a largo plazo.
El proceso termoquímico, basado en la gasificación de la biomasa, también permite producir hidrógeno a gran  escala. La industrialización de este sector emergente y la producción asociada de bio-hidrógeno a precios competitivos constituye un estímulo importante para acelerar la transición hacia las soluciones de movilidad a base de hidrógeno.

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Las perspectivas de la biología sintética en la producción de combustibles provenientes de la biomasa

Vincent SCHÄCHTER

La biología sintética aplicada a la ingeniería del metabolismo de microorganismos amplía enormemente el espectro de las biomoléculas que  se pueden  producir usando azúcares, y dentro  de  poco  a  partir  de  la  biomasa  no alimentaria.  Al hacerlo, se conecta el mercado de biocombustibles con el de la química a través de un tronco tecnológico común, y se multiplican las vías posibles de paso de diferentes tipos de biomasa a diferentes tipos de productos, lo que permite una mayor flexibilidad en las estrategias de desarrollo y, a cierto plazo, en las operaciones industriales. Esta apertura cae bien en un momento  en que  el  entorno  económico  y social  no es favorable a  los biocombustibles. Aún se  requieren unos cuantos  años  y algunos  esfuerzos  de  I + D para que  estos nuevos caminos hacia los biocombustibles avanzados lleguen a su madurez industrial. De esta manera los biocombustibles serán los últimos productos biológicos en pasar el punto de equilibrio económico sin subvenciones.

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Hacia una química con fuentes biológicas

Olivier APPERT y Fabio ALARIO

El acceso  a ciertas materias primas suministradas por la industria química petroquímica puede convertirse en un serio problema a mediano o largo plazo. La química con fuentes biológicas, ¿es  una alternativa viable a la petroquímica convencional basada en la transformación de combustibles fósiles? ¿Bajo qué condiciones? ¿Cuál podría ser el rol del gobierno en esta área?

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Los virus  sintéticos  y sus perspectivas  terapéuticas.   El punto de vista de la nano-medicina

Thierry FUSAI

Después de años de investigación en biología pasados a analizar, compartimiento tras compartimiento, la relación entre la estructura y las funciones de los componentes celulares, asistimos a un cambio de paradigma: los seres vivos se convierten en sistema; tecnologías sofisticadas, tales como la biología sintética, transforman el genoma en productos químicos.
En este contexto, se controlan virus altamente patógenos con fines terapéuticos y la nanotecnología nos ofrece herramientas de vectorización para orientar y optimizar sus efectos.

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Virus recombinantes y virus sintéticos

Ali SAÏB

El surgimiento de la biología molecular y de las tecnologías asociadas, que fueron la base para estructurar los principios de la biología sintética, está íntimamente relacionado con la historia de la virología. Aunque la biología sintética sólo se ha generalizado en la comunidad científica en los años 2000, la ingeniería biológica ha hecho su debut con los virus desde los años  1960. Hoy  en  día,  muchas  herramientas  técnicas disponibles no sólo para la comunidad científica, sino también para los biólogos aficionados, que estructuran un nuevo espacio de libre cambio (una especie de open source biológico) y que además tienen un coste muy bajo, permiten manipular los virus existentes, crear nuevos e incluso “revivir” virus desaparecidos. Estas manipulaciones se realizan frecuentemente en el contexto de aplicaciones terapéuticas o simplemente contribuyen a una mejor comprensión de los seres vivos. Más allá de las aplicaciones prometedoras, estas nuevas posibilidades plantean muchas preguntas que necesitan ser  integradas  en un diálogo  social  que permita  apreciar  su importancia, implicaciones y riesgos asociados.

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Nuestro patrimonio genético, ¿está amenazado  por las biotecnologías?

Dominique PLANCHENAULT

Las herramientas utilizadas para la obtención de nuevas variedades vegetales son múltiples y muy variadas. También tienen la particularidad de ser más o menos apreciadas por la sociedad. Aunque principalmente sea el resultado de la casualidad, el fitomejoramiento resulta de selecciones determinadas por las necesidades de los agricultores, los industriales y los consumidores finales. Casualidad, restricciones y exigencias las palabras clave de un diálogo que debe establecerse entre todos los interesados.

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Los contornos de una bioeconomía sostenible

Dominique DRON

Los materiales y procesos de origen biológico renovable despiertan  gran  interés  en  todo el  mundo, tanto  para  los actores privados como públicos. De hecho, los materiales, teóricamente renovables, pueden sustituir recursos agotables o confiscables, mientras que el proceso puede ser menos nocivo para la salud y el medio ambiente, que los procesos tradicionales, ya sea en la industria o la agricultura.
Ahora bien, precipitarse de lleno en la bioeconomía (es decir, la economía de los seres vivos) con esta visión restringida y los razonamientos de la economía mineral nos expondría no sólo a rápidas decepciones, sino también a graves daños colaterales. Por lo tanto,  no sólo  se  trata  de  ciencia,  sino  también  de cultura.

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Los usos no alimentarios  de la biomasa

Christophe ATTALI

El informe conjunto del Consejo General de la Alimentación, la Agricultura y el Medio Rural (CGAAER), del Consejo General del Medio Ambiente y del Desarrollo Sostenible (CGEDD) y del Consejo General de la Economía, Industria, Energía  y Tecnología (CGEIET) contribuye al esfuerzo colectivo para reorientar la economía hacia un desarrollo más sostenible. Los nuevos usos de la biomasa, en toda su diversidad, contribuyen desde ahora a la aparición de la bio- economía

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Los problemas de la normalización en la transición hacia la bioeconomía

Françoise ROURE

La cuestión de la disponibilidad e interoperabilidad de los datos digitales es un reto importante para la innovación y la seguridad de las aplicaciones que están siendo y serán desarrolladas como parte de la bioeconomía.
Un trabajo necesario de normalización a nivel internacional requiere la creación de un comité técnico en la ISO (International Organization for Standardization), dedicado a la biotecnología.

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El impacto de la bioeconomía en el sector de la defensa-seguridad, el ejemplo de la biología sintética

Patrice BINDER

La biología sintética ya  es un sector prometedor de la bioeconomía. El sector de la defensa y la seguridad se interesa en ella porque, por un lado, las perspectivas y oportunidades de desarrollo tecnológico que ofrece y, en segundo lugar, por las cuestiones de seguridad que plantea en términos de “bienes de doble uso” (civil y militar). El desarrollo de los “clubes de biólogos aficionados“ o de “biología en casa”, también preocupa  la opinión pública. Si bien el marco  legal y regulatorio  puede responder  por el  momento  a  algunos  de estos problemas, es necesario aportar otras garantías además de este marco puramente legal, garantías éticas. Los “compromisos de ética científica” y el establecimiento de un Comité Científico para la bioseguridad podría responder a este interrogante, junto a la misión de información pública asegurada por el Observatorio de Biología Sintética.

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Biología sintética y problemas sociales

Alexei GRINBAUM

Entre los temas sociales, económicos, políticos, éticos y metafísicos relacionados con el desarrollo de la biotecnología, la  biología  sintética  plantea  nuevas  preguntas.  Pero  lo más importante, reactualiza preguntas antiguas.
La confianza que el ciudadano otorga al científico ya no se adquiere automáticamente. Lo mismo sucede con los tecnólogos, ingenieros e industriales.
En este  diálogo  renovado entre  la  ciencia  y la  sociedad  se impone la necesidad de establecer sin demora un marco jurídico que, en la medida de lo posible, anticipe los futuros problemas que plantearía una amplia difusión de los productos de la biología sintética.

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Los desafíos antropológicos de la robótica personal

Gérard DUBEY

Las oportunidades para el diálogo entre las ciencias aplicadas y las humanidades son relativamente raras cuando   se tratan los supuestos teóricos en los que  se han  constituido nuestras respectivas disciplinas. Sin embargo, en la medida en que se inscriba históricamente, en un juego especular con la figura humana, la figura del robot invita naturalmente a renovar  y fortalecer este tipo de diálogo. Esto es aún  más cierto cuando se  habla de robótica personal o colaborativa - la cobótica - tema de este artículo, que actualmente es una  de las áreas de investigación más fructífera en la robótica. El hecho de que estos objetos deben funcionar cerca a los seres humanos en su entorno cotidiano e íntimo abre un vasto campo de preguntas que  es tradicionalmente no forman parte de la ingeniería. Al situar estos objetos en el marco antropológico y sociológico en el que tienen sentido, el autor trata de identificar algunos de los retos tanto prácticos como epistemológicos, que suscita la perspectiva de su desarrollo a escala industrial.

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