Des pas de géant ont été faits depuis les premiers temps de l'épissage génétique, point de départ de l'industrie de la biotechnologie. La mise au point de nouveaux médicaments et vaccins, l'amélioration et l'accélération de la pharmacothérapie, le renforcement des capacités de diagnostic et les autres utilisations médicales ne laissent pas place au doute sur ce point. De l'avis de nombreux scientifiques, les progrès enregistrés à ce jour n'en sont qu'à leurs balbutiements. Dans un avenir pas si lointain que ça, disent-ils, l'affinement des « thérapies ciblées  », qui s'attaquent au fondement biologique même des maladies, devrait considérablement améliorer l'innocuité et l'efficacité des médicaments, et le développement de techniques prédictives pourrait inaugurer une ère nouvelle dans le domaine de la prévention des maladies, en particulier dans certains pays à la croissance économique rapide. Pour autant, il ne s'agit pas de fermer les yeux sur les risques, dans la mesure où toute évolution et toute nouvelle découverte entraînent dans leur sillon de nouvelles questions, notamment d'ordre éthique, en particulier dans les domaines de la thérapie génique, de la recherche sur les cellules souches et de l'utilisation des informations génomiques.

Bill Snyder est rédacteur scientifique de haut niveau au centre hospitalo-universitaire Vanderbilt situé à Nashville, dans le Tennessee.

Il y a trente ans, plus d'une centaine d'experts scientifiques de renommée internationale se réunissaient au palais des congrès Asilomar, sis à Pacific Grove (Californie), pour débattre des risques potentiels du génie génétique. Inquiets à l'idée que la technologie de l'ADN (acide désoxyribonucléique) recombinant puisse transformer des microbes inoffensifs en agents pathogènes dangereux pour l'homme, les scientifiques convinrent d'un moratoire volontaire sur certaines expériences.

Les prévisions désastreuses se révélèrent dénuées de fondement. Bien au contraire, l'épissage a fomenté de multiples révolutions dans le domaine médical : la mise au point de méthodes de détection rapide d'infections et de surveillance du taux de cholestérol, le développement de nouveaux vaccins et de voies thérapeutiques entièrement nouvelles, et des percées au niveau de la compréhension de toutes sortes de maladies, tels la mucoviscidose ou le cancer.

C'est des premières expériences sur l'épissage génétique qu'est née l'industrie de la biotechnologie, pleine d'enthousiasme - et très rentable. La recombinaison de l'ADN a rendu possible le séquençage du génome humain et jeté les bases de la bioinformatique, de la nanomédecine et des thérapies individualisées. Quantité de scientifiques en sont convaincus : au cours des vingt prochaines années, l'affinement des « thérapies ciblées  », qui s'attaquent au fondement biologique même des maladies, devrait considérablement améliorer l'innocuité et l'efficacité des médicaments, tandis que le développement de techniques prédictives, notamment dans le domaine de la protéomique, pourrait inaugurer une ère nouvelle dans la prévention des maladies.

Pour autant, des inquiétudes persistent quant aux risques de la thérapie génique, à l'éthique de la recherche sur les cellules souches et au danger d'une utilisation abusive des données génomiques. En fonction de son point de vue, on considère que la biotechnologie porte en germe bien des promesses, ou bien des périls, ou encore les deux à la fois.

Les premières étapes

En 1982, l'Administration des produits alimentaires et pharmaceutiques des États-Unis (FDA) approuve le premier médicament obtenu par génie génétique, à savoir une forme de l'insuline humaine recombinante. Jusqu'à cette date, l'insuline était extraite de pancréas de bœuf ou de porc, et sa production était limitée. En insérant dans une bactérie le gène humain qui code pour l'insuline, les scientifiques ont réussi à faire produire par la bactérie d'importantes quantités de cette protéine d'importance vitale. Dans un avenir proche, il n'est pas à exclure que les personnes atteintes de diabète puissent absorber l'insuline par inhalation au lieu de continuer de se faire des piqûres.

Le premier vaccin recombinant, approuvé en 1986, contient un fragment de gène provenant du virus de l'hépatite B et qui est inséré dans une levure. Le dispositif moléculaire de cette dernière utilise le fragment pour produire un antigène, protéine présente sur la surface du virus et qui stimule la réponse immunitaire. Dès lors, il n'est plus nécessaire d'extraire l'antigène du sérum des personnes infectées par l'hépatite B.

De nos jours, le nombre de vaccins et de médicaments recombinants dépasse la centaine. Efficaces, inoffensifs et relativement bon marché, les tests de diagnostic moléculaire et les vaccins recombinants pourraient présenter un intérêt particulier dans le contexte de la lutte contre les maladies qui sévissent depuis fort longtemps dans les pays en développement, dont la leishmaniose (maladie tropicale infectieuse qui provoque de la fièvre et des lésions) et le paludisme.

Amélioration des capacités de diagnostic

Par ailleurs, la biotechnologie a considérablement amélioré les capacités de diagnostic. La réaction en chaîne de la polymérase, méthode décrite vers le milieu des années 1980 et qui permet, par un phénomène d'amplification, de produire un grand nombre de copies de fragments minuscules d'ADN, a joué un rôle crucial dans le développement de tests de dépistage sanguin rapide de certaines infections, dont l'exposition au virus de l'immunodéficience acquise humaine (VIH).

Le développement des anticorps monoclonaux, en 1975, a lui aussi entraîné une révolution médicale. L'organisme produit normalement toute une gamme d'anticorps, protéines du système immunitaire qui ont pour fonction de détruire les micro-organismes et autres corps étrangers. En faisant fusionner des cellules productrices d'anticorps avec des cellules de myélome, les scientifiques ont réussi à produire des anticorps capables, tels des « projectiles magiques  », d'aller chercher des cibles précises, y compris des marqueurs uniques, appelés antigènes, présents à la surface des cellules inflammatoires.

Parmi les premiers anticorps monoclonaux qui ont été fabriqués, on compte ceux qui empêchent le système immunitaire de rejeter les greffes d'organes. Un autre anticorps monoclonal qui a été particulièrement bien accueilli est l'Herceptin, médicament utilisé depuis 1998 dans le traitement du cancer avancé du sein. D'autres encore ont été approuvés pour traiter la sclérose en plaques et la polyarthrite rhumatoïde, et ils font actuellement l'objet d'essais visant à déterminer s'ils peuvent être prescrits dans le traitement de l'asthme, de la maladie de Crohn et la dystrophie musculaire.

Couplés à des radioisotopes ou à des substances de contraste, les anticorps monoclonaux aident à localiser les cellules cancéreuses, ce qui a pour effet d'améliorer la précision des interventions chirurgicales ou de la radiothérapie et de montrer, en l'espace de 48 heures, si une tumeur est sensible à la chimiothérapie. De même, les protéines peuvent acheminer une dose mortelle d'un médicament toxique dans les cellules cancéreuses tout en épargnant les tissus sains.

Les animaux transgéniques

À l'heure actuelle, il existe des tests génétiques de dépistage de nombreuses maladies rares, dont l'hémophilie, qui est due à la mutation d'un seul gène. Malheureusement, on ne peut pas faire grand-chose pour prévenir ou retarder l'évolution de ces maladies, et les causes sous-jacentes de maladies plus complexes, comme le cancer, la cardiopathie et les maladies mentales, sont encore mal comprises.

La situation commence à évoluer, en partie depuis le début des années 1980, quand les scientifiques ont réussi à insérer de l'ADN humain dans des souris et d'autres animaux.

Comme ils expriment des gènes humains, les animaux « transgéniques » peuvent être étudiés comme modèles pour suivre l'évolution du diabète, de l'athérosclérose et de la maladie d'Alzheimer. En outre, ils peuvent produire de grandes quantités de protéines humaines qui pourraient avoir un effet thérapeutique chez l'homme. Par exemple, une substance qui permet de prévenir la formation de caillots de sang et qui est issue du lait de chèvres transgéniques fait actuellement l'objet d'essais sur des humains.

Le séquençage du génome humain, achevé il y a deux ans seulement, a mis entre les mains des scientifiques une liste de « pièces détachées » incroyablement détaillée qui leur permet de comprendre le pourquoi et le comment des maladies. En outre, le séquençage du génome humain rend d'autant plus utile le profilage d'expression des gènes, méthode qui permet de surveiller l'expression simultanée de milliers de gènes sur une lamelle en verrre, et dite microréseau à base d'ADN. Dans certains cas, cette technique permet de prédire le degré d'agressivité du cancer du sein.

Un autre domaine en mutation rapide est celui de la protéomique, c'est-à-dire l'ensemble des techniques, dont la spectrométrie de masse, qui permettent de détecter la présence de biomarqueurs dans le sang, lesquels pourraient être des signes précurseurs d'une maladie, décelables avant même les premiers symptômes. La protéine C-réactive est un exemple de biomarqueur : elle indique la présence de phénomènes inflammatoires dans les parois des vaisseaux sanguins qui laissent présager l'athérosclérose.

Le dépistage à haut rendement, réalisé à l'aide de techniques robotiques et informatiques de pointe, permet aux scientifiques de tester des dizaines de milliers de petites molécules en l'espace de vingt-quatre heures pour savoir si elles sont capables de se lier à une « cible », tel un récepteur d'un neurotransmetteur dans le cerveau, ou bien d'en moduler l'activité. L'objectif visé consiste à accélérer et à affiner la découverte de médicaments tout en faisant baisser le coût des produits pharmaceutiques qui arrivent sur le marché et en les rendant plus sûrs.

La réponse à la résistance aux antibiotiques

Par ailleurs, la biotechnologie apporte une réponse au problème urgent et croissant que pose la résistance aux antibiotiques.

Avec l'aide de la bioinformatique (liée à l'utilisation de programmes informatiques puissants, capables d'analyser des millions de fragments de données tirées de la séquence génomique), les scientifiques sont en train de briser le code génétique des bactéries et de découvrir leurs « points faibles », c'est-à-dire leur vulnérabilité aux attaques par des composés identifiés au moyen du dépistage à haut rendement. Ce sont ces travaux qui ont débouché, en 2000, sur l'autorisation de mise sur le marché du Zyvox, le premier antibiotique entièrement nouveau à être commercialisé depuis 35 ans.

Les bactériophages lytiques, virus capables d'infecter et de tuer des bactéries, laissent entrevoir une autre façon de combattre la résistance aux antibiotiques. Utilisée dans le traitement d'infections dès les années 1920, la thérapie bactériophage s'est trouvée largement éclipsée quand les antibiotiques ont fait leur apparition. Or cette année, des chercheurs de l'ancienne république soviétique de Géorgie ont rapporté que l'utilisation conjuguée d'un polymère biodégradable imprégné de bactériophages et de l'antibiotique Cipro avait permis de guérir des lésions infectées par une bactérie résistante aux médicaments.

La nanomédecine est un autre domaine qui évolue rapidement. Des scientifiques sont en train de mettre au point toutes sortes de nanoparticules et de nanodispositifs, d'à peine quelques millimicromètres de diamètre, lesquels sont destinés à améliorer le dépistage du cancer, à stimuler la réponse immunitaire, à réparer des tissus endommagés et à bloquer l'athérosclérose. Cette année, l'Administration des produits alimentaires et pharmaceutiques des États-Unis (FDA) a donné son aval à l'utilisation d'une nanoparticule liée au médicament anticancéreux Taxol dans le cadre du traitement du cancer avancé du sein. Une autre nanoparticule visant à prévenir le rétrécissement de l'artère coronaire fait actuellement l'objet d'essais aux États-Unis parmi des sujets qui ont subi une angioplastie.

Les études réalisées sur les cellules souches d'embryons humains dans la perspective du remplacement des cellules endommagées par le diabète, le cancer ou la maladie d'Alzheimer suscitent des controverses aux États-Unis parce que ces travaux impliquent la destruction d'un potentiel de vie. Pour autant, la recherche va bon train dans les laboratoires privés des États-Unis et d'autres pays.

Le défi du transfert de gènes

Dans le domaine de la biotechnologie médicale, certaines démarches se sont révélées plus compliquées que d'autres. Le transfert de gènes, par exemple, concerne le remplacement d'un gène défectueux par un autre en bon état. Dans la plupart des cas, le gène normal est acheminé dans les tissus visés par un adénovirus qui a été génétiquement modifié de façon à être inoffensif.

La première expérience de ce type, tentée en 1990 à l'Institut national de la santé des États-Unis (NIH), a corrigé un déficit enzymatique chez une fillette de quatre ans. Neuf ans plus tard, toutefois, le décès d'un autre patient, apparemment suite à une violente réaction immunitaire au virus vecteur du gène, a entraîné l'adoption de procédures plus strictes en matière d'essais cliniques.

Depuis, on progresse à petits pas, encore que le transfert de gènes fasse actuellement l'objet d'études, aux États-Unis et dans d'autres pays, comme traitement potentiel de la maladie artérielle périphérique, de la maladie de Parkinson et de certaines formes de cancer. Le gouvernement chinois a récemment donné son aval au premier transfert commercialisé de gènes pour le traitement du cancer de la tête et du cou.

Les scientifiques ne croient pas qu'une maladie soit liée à la présence d'un seul gène. Dès lors, ils étudient les liens entre les gènes et les variations individuelles dans le code génétique de populations données, également appelées polymorphismes de nucléotides simples. Les différences observées peuvent signaler un risque accru pour telle ou telle maladie ou déterminer la réaction d'un individu à un certain médicament.

L'extraordinaire pouvoir que nous avons d'assigner des risques et des réactions aux variations génétiques est la locomotive du mouvement vers la « médecine individualisée  ». L'ambitieux objectif visé est celui de la prévention, du diagnostic précoce et des thérapies à l'efficacité renforcée, parce que les interventions prescrites correspondent précisément aux caractéristiques génétiques des patients.

À la conquête de nouvelles possibilités

Face à la crainte que les compagnies d'assurance-maladie ou les employeurs ne rejettent certaines personnes en fonction des renseignements qu'ils auraient obtenus sur leur risque de maladies, toute une série de lois portant interdiction de la discrimination génétique ont été promulguées aux États-Unis, au niveau fédéral comme à celui des États.

Dans le même temps, l'Institut national de la santé (NIH), fervent partisan de la recherche médicale aux États-Unis, encourage les établissements d'enseignement supérieur à pousser toujours plus loin cette nouvelle science et les possibilités qu'elle recèle. Ainsi le centre hospitalo-universitaire Vanderbilt, sis à Nashville, procède-t-il en ce moment à la révision de son plan stratégique de recherche de façon à mettre l'accent sur la médecine personnalisée, la découverte de médicaments et les modalités optimales de la prestation de soins médicaux.

La poursuite de la recherche de pointe « nous rapproche de notre objectif ultime, à savoir l'élimination des déficiences et des maladies grâce aux soins les plus performants que la médecine moderne puisse offrir  », explique le docteur Harry Jacobson, vice-chancelier de l'université Vanderbilt chargé des affaires relatives à la santé.

La biotechnologie est un outil neutre ; ses capacités suscitent néanmoins des questions troublantes d'ordre éthique. Les futurs parents doivent-ils avoir le droit de recourir aux manipulations génétiques pour choisir les caractéristiques physiques de leur bébé ? Est-il bon que la science fasse des retouches à la lignée germinale, ou va-t-elle modifier de manière profonde et irrévocable l'identité même de l'être humain ?

De manière plus immédiate, les chercheurs ne devraient-ils pas appliquer la biotechnologie (s'ils le peuvent) à l'élimination des disparités liées à la santé entre les divers groupes raciaux et ethniques ? Si les variations génétiques ne constituent qu'un seul facteur parmi tant d'autres (avec l'environnement, le milieu socioéconomique, l'accès aux soins médicaux, le stress et les comportements, par exemple) qui contribuent aux différences en matière de résultats pour la santé, la capacité croissante d'exploiter les bases de données sur l'ADN provenant de populations diverses devrait permettre aux scientifiques d'analyser le rôle que jouent tous ces facteurs.

« La compréhension du fondement génétique de la cardiopathie et du cancer facilitera la mise au point d'outils de dépistage et d'interventions qui pourront contribuer à enrayer la propagation de ces affections dévastatrices dans les pays dont l'essor économique est le plus rapide, notamment en Extrême-Orient  », dit le docteur Jeffrey Balser, vice-chancelier associé de l'université Vanderbilt chargé de la recherche.

À elle seule, la biotechnologie ne saurait résoudre les problèmes complexes de santé. Il convient non seulement de se doter de structures sanitaires d'appui en vue de garantir l'accès aux tests de dépistage, aux vaccins et aux médicaments qui seront mis au point, mais aussi de surmonter les obstacles culturels, économiques et politiques au changement. La recherche doit inclure un nombre plus important de représentants de groupes désavantagés, ce qui signifie qu'il faudra trouver le moyen d'atténuer les réserves que certains d'entre eux nourrissent de longue date envers les sciences médicales.

« Il sera en outre essentiel de s'assurer que les nouvelles connaissances et les nouvelles technologies ne seront pas utilisées de façon discriminatoire à l'encontre de certaines personnes et de certains groupes  », ajoute le docteur Ellen Wright Clayton, codirectrice du Center for Biomedical Ethics and Society de l'université Vanderbilt. « Les lois qui ont été promulguées représentent un pas dans la bonne direction, mais il reste encore du travail à faire si l'on veut voir s'épanouir la société inclusive et saine à laquelle nous aspirons.  »

Les opinions exprimées dans le présent article ne reflètent pas nécessairement les vues ni les politiques du gouvernement des États-Unis