La production d’insuline implique l’utilisation de micro-organismes. Ces derniers peuvent être modifiés génétiquement, se référer à des bactéries ou à des levures. On parle aussi de souche et de cellule. Open Insuline Foundation France apporte des éclaircissements sur ces notions et en quoi elles sont utiles pour comprendre les actions de l’association.
Les différents types de micro-organismes
La définition première de micro-organismes se réfère à sa taille et au fait qu’il est invisible à l’œil nu, nécessitant ainsi l’utilisation d’un microscope pour être observé. La vaste majorité du monde vivant est microbien.
On retrouve parmi ces micro-organismes les 3 domaines du vivant : bactéries, archées et eucaryotes unicellulaires (dont les levures). Le terme micro-organisme est donc un terme générique qui recouvre toutes ces appellations.
La bactérie modèle : Escherichia Coli
La bactérie la plus connue est assurément Escherichia Coli. C’est un organisme modèle dans la recherche qui est utilisé pour mener des expériences. On retrouve cette bactérie dans le tube digestif et elle peut provoquer des infections.
Cette bactérie est au cœur de la révolution biotechnologique des années 70. C’est à partir de cet organisme modèle que sont réalisés les premiers essais de génie génétique, qui consiste à exploiter les capacités naturelles des cellules à se reproduire.
L’insuline est le premier médicament produit grâce aux techniques de génie génétique. En insérant l’ADN de l’insuline humaine dans des bactéries et en développant des processus de fabrication industrielle, il a été possible de s’affranchir de l’utilisation des insulines d’origine animale.
La domestication des levures, des premières fermentations à la production de biomédicaments
La levure est probablement la première espèce domestiquée par l’espèce humaine. Avant leur observation et leur caractérisation via un microscope, les levures étaient cultivées et utilisées largement par la population pour faire du pain ou de la bière.
Les levures ont été utilisées plus tardivement dans la production de médicaments que les bactéries. L’espèce modèle pour la levure est Saccharomyces cerevisiae, la même espèce qu’on utilise pour faire de la bière.
L’insuline peut être fabriquée à partir de levure en utilisant Saccharomyces cerevisiae ou Pichia pastoris.
L’utilisation des micro-organismes dans la fabrication de médicaments
Dans le domaine des médicaments, on distingue les médicaments produits à partir d’une source biologique (micro-organisme ou cellule) appelés biomédicaments, des médicaments issus de la synthèse chimique. Actuellement, un médicament sur deux en cours de développement est un biomédicament.
L’insuline fait partie des médicaments biologiques, comme les facteurs de croissance, les anticorps monoclonaux ou les vaccins. Parmi les biomédicaments, ceux produits via les techniques de génie génétique, sont appelés “recombinant”. Avant l’arrivée de l’insuline recombinante dans les années 80, l’insuline était extraite à partir d’une source animale.
Les organismes les plus utilisés pour la production industrielle de médicaments biologiques sont la bactérie Escherichia Coli et la levure Saccharomyce cerevisiae. Le terme micro-organisme permet dans ce contexte d’englober les deux, lorsqu’on ne souhaite pas préciser le type d’organisme utilisé.
Modification des organismes pour une production industrielle
Avec le génie génétique, il est possible de produire des molécules biologiques spécifiques via les micro-organismes. Dans le cas de la production industrielle d’insuline, les levures ou les bactéries sont des usines biologiques qui produisent des grandes quantités d’insuline humaine.
Cette technique repose sur la capacité des micro-organismes à produire des molécules biologiques à partir de séquences ADN, les siennes ou celles extérieures. Ces organismes sont modifiés pour intégrer la séquence d’ADN de l’insuline.
Ces organismes modifiés ayant le même patrimoine génétique vont avoir un nom spécifique, souvent une numérotation. On parle alors de souche. Dans le cas de Escherichia Coli, la souche BL21 est la plus utilisée en recherche, mais ce n’est pas la seule, l’Institut Pasteur en répertorie 727 souches différentes.
Les levures ont aussi leur catalogue de souches. Le type de souche de Saccharomyce cerevisiae utilisé pour la production de bière va avoir un impact sur le goût. Certaines marques de bière, comme la Guinness, vont utiliser toujours les mêmes souches et ne les partagent pas.
Dans le cadre d’un usage scientifique et industriel, les chercheurs ont développé des souches de levure présentant des caractéristiques spécifiques. Par exemple, leur métabolisme peut être modifié pour optimiser la production de protéine.
Diffusion des usines biologiques
Il existe des souches de Escherichia Coli, Saccharomyces cerevisiae ou Pichia pastoris qui ont été modifiées génétiquement pour produire l’insuline. Ces souches produisent l’insuline recombinante qui est ensuite transformée en solution injectable pour une utilisation médicale.
Malheureusement, ces souches ne sont pas accessibles. Ces usines biologiques, optimisées pour la production d’insuline, sont une infrastructure centrale et donnent un avantage compétitif significatif.
Le but d’Open Insulin est de transformer des micro-organismes pour en faire des usines biologiques produisant l’insuline. Ces souches modifiées seront ensuite partagées librement pour favoriser le développement de nouveaux acteurs dans la production d’insuline.