Huit façons dont la biotechnologie façonne (encore) les aliments du futur

In the past several decades, biotechnologie has brought us staggering breakthroughs that have changed our lives for the better.  From low cost insulin, to personalized genetic testing, to bioluminescent transgenic fish, the advances made in biotechnology have brought an enormous amount of possibilities for the future.  It’s no surprise that these technological developments have found their way into our food and will continue to shape the future of food.  While legislation and regulations over GMOs and bioengineered additives are still being worked out throughout the world, these products and companies are important examples of how these technologies can make an impact on how we eat.

Flavr Savr Tomato

Le site Flavr Savr tomate a été le premier produit à base d'organismes génétiquement modifiés (OGM) dont la commercialisation a été approuvée par la FDA. En 1994, les scientifiques de la société Calgene ont réussi à inhiber le processus de maturation en interférant avec le ramollissement naturel de la tomate. En utilisant un gène antisens pour bloquer la production d'une enzyme impliquée dans la dégradation de la paroi cellulaire, ils ont réussi à cultiver des tomates dont la durée de conservation est beaucoup plus longue que celle des types traditionnels sur le marché. Si les tomates Flavr Savr se sont d'abord envolées des étagères des épiceries, diverses difficultés, notamment la réaction du public contre l'utilisation du génie génétique dans l'alimentation, ont entraîné de mauvais résultats commerciaux. La société Calgene a finalement été rachetée par Monsanto et la tomate Flavr Savr a été mise de côté.

Le projet Riz doré

Le début des années 1990 a également vu le développement de riz doré, a genetically-enhanced rice used to address the growing challenge of vitamin A deficiency in the diets of the 140 million children affected by malnutrition.  Normal cultivars of rice have the ability to synthesize the beta carotene, a precursor to vitamin A, in its leaves but those genes aren’t naturally expressed in the rice grain itself.  By introducing three biosynthesis genes into the rice plant that allow it to synthesize beta-carotene in the edible endosperm, a biofortified rice with a golden hue was created.  In 2005, a recherche team at Syngenta released a high-yielding golden rice strain containing 23 times more beta-carotene than the first golden rice variant.  The same method has been used to transform other staple crops including bananas and sorghum. While golden rice still has yet to see full deployment in any country due to limited evidence of bioefficacy in undernourished children, biosafety permits were recently applied for by the International Rice Research Institute in early 2017 to continue conducting studies on golden rice for use in the Philippines.

Evolva

La vanilline, le principal produit chimique responsable de l'arôme de la vanille, est un arôme de commodité important depuis plus d'un siècle. Traditionnellement produite à partir de matières premières pétrochimiques ou de sous-produits de la pâte à bois, la majorité des arômes de vanille utilisés dans les aliments sont fabriqués synthétiquement en raison des coûts élevés et de la volatilité de l'approvisionnement associés à la vanille naturelle produite à partir de gousses de graines. En 2011, la société suisse Evolva s'est associé à International Flavors and Fragrances pour mettre au point un moyen de produire la molécule aromatique par fermentation, en piratant le génome de la levure de boulangerie et en forçant le microbe à produire de la vanilline en utilisant des sucres facilement disponibles comme principale source de nourriture. Bien que le processus soit loin d'être bon marché, la vanilline produite peut être qualifiée de naturelle, car elle n'est pas synthétisée directement à partir de produits chimiques, et peut être fabriquée durablement à grande échelle.

Aliments impossibles

Patrick Brown, professeur à Stanford, a vu l'occasion de révolutionner l'industrie alimentaire en introduisant des imitations savoureuses de produits carnés fabriqués entièrement à partir de matières végétales durables. Après avoir découvert que la saveur du sang, un élément important de la saveur de la viande qui fait défaut à la plupart des substituts végétariens de la viande, pouvait être reproduite à l'aide d'une protéine hémique contenant du fer que l'on trouve dans le soja, il a fondé la société Aliments impossibles en 2011 pour commercialiser des produits carnés alternatifs ayant une véritable saveur de viande. La protéine hémique, appelée léghémoglobine, est structurellement apparentée à l'hémoglobine présente dans les cellules sanguines humaines et animales. Avec sa jeune équipe, il s'est rendu compte que l'extraction de la leghemoglobine serait commercialement impossible en raison des faibles concentrations naturellement présentes dans les racines de soja. Cependant, l'imitation du goût du sang a pu être cultivée dans des cuves de fermentation en incorporant les gènes de synthèse dans des levures, ce qui a permis à l'entreprise d'augmenter ses processus de production. Alors qu'Impossible Foods continue de remplacer les hamburgers du pays par ses galettes à base de plantes, un restaurant à la fois, ces levures transgéniques continueront d'être une source importante de leur "sauce secrète".

Champignons de Paris anti-brunissement

CRISPR est la toute nouvelle percée en matière d'édition de gènes utilisée dans le monde entier dans les milieux de la recherche universitaire et industrielle. Récemment, la technologie CRISPR a été utilisée par des chercheurs de l'université d'État de Pennsylvanie pour modifier les gènes responsables du brunissement des champignons de Paris. Dans un champignon de type sauvage, l'enzyme polyphénol oxydase (PPO) provoque un brunissement lorsque les tissus coupés et meurtris sont exposés à l'air, ce qui donne un aspect rebutant. Mais la méthode CRISPR permet de supprimer des gènes spécifiques qui codent pour la synthèse de la PPO et de réduire le brunissement dans les champignons de Paris modifiés par 30%. Comme l'utilisation de CRISPR ne produit pas un organisme contenant de l'ADN étranger, les champignons ont pu contourner les réglementations typiques réservées aux OGM par l'USDA. En tant que telle, cette méthode ouvre des possibilités infinies en matière d'édition de gènes pour les aliments végétaux sans les mêmes restrictions que celles appliquées aux autres produits OGM.

Ginkgo Bioworks

Également connu sous le nom de "The Organism Company", Ginkgo Bioworks est une start-up basée à Boston qui ouvre de nouvelles voies dans le domaine en pleine expansion de la biotechnologie alimentaire. Elle a entrepris de produire d'importants produits chimiques de base utilisés pour les arômes, les aliments et les parfums par le biais du processus de fermentation. En construisant des levures sur mesure grâce à une combinaison de génie génétique et d'automatisation robotique, l'équipe de Ginkgo Bioworks est capable de créer et de trier des milliers de microbes génétiquement modifiés, puis de sélectionner les candidats à haut rendement pour produire des arômes à l'échelle commerciale. Là encore, contrairement aux arômes synthétiques produits à partir de produits pétrochimiques, les composés aromatiques fabriqués à partir de levures génétiquement modifiées peuvent être étiquetés comme naturels, ce qui permet aux entreprises d'arômes de proposer des produits aromatiques naturels à une fraction du coût par rapport à ceux extraits de cultures. La société est actuellement en partenariat avec les grandes entreprises d'arômes Kerry, Robertet, Amyris et Ajinomoto pour poursuivre le développement des arômes naturels.

Nouvelle récolte

Synthetic biology isn’t just for flavors and additives.  The members of Nouvelle récolte rêve de fabriquer des produits carnés totalement durables en utilisant uniquement des cellules cultivées dans une boîte de Pétri, et bergère dans le domaine de l'agriculture cellulaire. Utilisant la même technologie pour cultiver des tissus et des organes à des fins biomédicales, l'équipe de New Harvest travaille à la mise au point de méthodes permettant de cultiver des cellules animales pour en faire de la viande comestible destinée à la consommation humaine. Grâce à des partenariats avec des groupes universitaires du monde entier, New Harvest soutient la recherche sur une série de produits, notamment le bœuf, le poulet, la dinde, le lait, les œufs et le porc. Bien que certaines de ces matières alimentaires aient été cultivées avec succès dans une boîte de Pétri à l'échelle du laboratoire, le principal défi à relever consiste à remplacer le milieu de croissance coûteux utilisé dans les processus actuels par des alternatives moins coûteuses et plus durables.

Probiotiques CRISPR comestibles

Scientifiques de l'alimentation à l'Université du Wisconsin-Madison ont montré qu'ils pouvaient faire passer le CRISPR par des produits alimentaires pour ordonner aux bactéries résistantes aux antibiotiques de mourir. Résistant aux traitements Clostridium difficile est responsable d'un type d'infection intestinale mortelle qui peut se propager rapidement dans les hôpitaux et les cliniques. En utilisant un probiotique bactérien commun comme vecteur vivant sous forme de pilule, le laboratoire van Pijkeren met au point un virus qui infecte sélectivement C. difficile with a CRISPR message that causes enzymatic cuts in the bacterial genome.  These slices in the DNA result in the death of the bacteria.  The advantage of the probiotic over conventional antibiotics is its selective ability to kill only this one type of bacteria, leaving beneficial bacteria intact in their human host to continue serving as an immune barrier against other infectious bacteria.  While still in its early stages, the technology shows promise as a potential tool in the growing arsenal against drug-resistant infections that continue to stress the resources of the medical community.

Bien que la controverse persiste quant à l'avantage ultime de la technologie de modification génétique à long terme, avec des préoccupations de sécurité concernant son effet sur la biodiversité des cultures, la biosynthèse de produits secondaires allergènes et le transfert de gènes de résistance aux antibiotiques à des micro-organismes nuisibles, il est clair que la biotechnologie continuera à être un outil puissant qui façonne notre alimentation et notre santé dans un avenir lointain.

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Bryan Le est un scientifique de l'alimentation basé aux États-Unis. Il aide les startups et les entrepreneurs du secteur alimentaire à développer des produits prêts à être mis en rayon. Consultez-le ici.
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