Évolution et profil

La biotechnologie peut être définie comme l'application de systèmes biologiques à des processus techniques et industriels. Il englobe à la fois les organismes traditionnels et génétiquement modifiés. La biotechnologie traditionnelle est le résultat de l'hybridation classique, de l'accouplement ou du croisement de divers organismes pour créer de nouveaux organismes qui ont été utilisés pendant des siècles pour produire du pain, de la bière, du fromage, du soja, du saki, des vitamines, des plantes hybrides et des antibiotiques. Plus récemment, divers organismes ont également été utilisés pour traiter les eaux usées, les eaux usées humaines et les déchets toxiques industriels.

La biotechnologie moderne combine les principes de la chimie et des sciences biologiques (biologie moléculaire et cellulaire, génétique, immunologie) avec des disciplines technologiques (ingénierie, informatique) pour produire des biens et des services et pour la gestion de l'environnement. La biotechnologie moderne utilise des enzymes de restriction pour couper et coller des informations génétiques, l'ADN, d'un organisme à un autre en dehors des cellules vivantes. L'ADN composite est ensuite réintroduit dans les cellules hôtes pour déterminer si le trait souhaité est exprimé. La cellule résultante est appelée clone modifié, recombinant ou organisme génétiquement manipulé (OGM). L'industrie biotechnologique "moderne" est née en 1961-1965 avec la rupture du code génétique et s'est considérablement développée depuis les premières expériences réussies de clonage d'ADN en 1972.

Depuis le début des années 1970, les scientifiques ont compris que le génie génétique est une technologie extrêmement puissante et prometteuse, mais qu'il existe des risques potentiellement sérieux à prendre en compte. Dès 1974, les scientifiques ont réclamé un moratoire mondial sur des types d'expériences spécifiques afin d'évaluer les risques et d'élaborer des lignes directrices appropriées pour éviter les dangers biologiques et écologiques (Committee on Recombinant DNA Molecules, National Research Council, National Academy of Sciences 1974 ). Certaines des inquiétudes exprimées concernaient la « fuite potentielle de vecteurs qui pourraient déclencher un processus irréversible, avec un potentiel de créer des problèmes plusieurs fois plus importants que ceux résultant de la multitude de recombinaisons génétiques qui se produisent spontanément dans la nature ». On craignait que « les micro-organismes avec des gènes transplantés puissent s'avérer dangereux pour l'homme ou d'autres formes de vie. Des dommages pourraient survenir si la cellule hôte modifiée avait un avantage concurrentiel qui favoriserait sa survie dans une niche au sein de l'écosystème » (NIH 1976). Il était également bien compris que les travailleurs de laboratoire seraient les «canaris dans la mine de charbon» et qu'il fallait s'efforcer de protéger les travailleurs ainsi que l'environnement des dangers inconnus et potentiellement graves.

Une conférence internationale à Asilomar, en Californie, s'est tenue en février 1975. Son rapport contenait les premières directives consensuelles basées sur des stratégies de confinement biologique et physique pour contrôler les dangers potentiels envisagés par la nouvelle technologie. Certaines expériences ont été jugées comme présentant des dangers potentiels si graves que la conférence a recommandé qu'elles ne soient pas menées à l'époque (NIH 1976). L'œuvre suivante a été initialement interdite :

• travailler avec l'ADN d'organismes pathogènes et d'oncogènes
• formant des recombinants qui incorporent des gènes de toxines
• travaux susceptibles d'étendre la gamme d'hôtes des phytopathogènes
• introduction de gènes de résistance aux médicaments dans des organismes dont on ne sait pas qu'ils les acquièrent naturellement et où le traitement serait compromis
• rejet délibéré dans l'environnement (Freifelder 1978).

Aux États-Unis, les premières directives des National Institutes of Health (NIHG) ont été publiées en 1976, remplaçant les directives d'Asilomar. Ces NIHG ont permis à la recherche de se poursuivre en classant les expériences par classes de danger en fonction des risques associés à la cellule hôte, aux systèmes de vecteurs qui transportent les gènes dans les cellules et aux inserts de gènes, permettant ou restreignant ainsi la conduite des expériences sur la base de l'évaluation des risques. Le principe de base du NIHG – assurer la protection des travailleurs et, par extension, la sécurité de la communauté – reste en place aujourd'hui (NIH 1996). Les NIHG sont mis à jour régulièrement et ont évolué pour devenir une norme de pratique largement acceptée pour la biotechnologie aux États-Unis. La conformité est exigée des institutions recevant un financement fédéral, ainsi que de nombreuses ordonnances municipales locales. Le NIHG fournit une base pour les réglementations dans d'autres pays du monde, y compris la Suisse (SCBS 1995) et le Japon (National Institute of Health 1996).

Depuis 1976, le NIHG a été élargi pour intégrer des considérations de confinement et d'approbation pour les nouvelles technologies, y compris les installations de production à grande échelle et les propositions de thérapie génique somatique végétale, animale et humaine. Certaines des expériences initialement interdites sont désormais autorisées avec l'approbation spécifique du NIH ou avec des pratiques de confinement spécifiques.

En 1986, l'Office of Science and Technology Policy (OSTP) des États-Unis a publié son Cadre coordonné pour la réglementation de la biotechnologie. Il a abordé la question politique sous-jacente de savoir si les réglementations existantes étaient adéquates pour évaluer les produits dérivés des nouvelles technologies et si les processus d'examen de la recherche étaient suffisants pour protéger le public et l'environnement. Les agences américaines de réglementation et de recherche (Environmental Protection Agency (EPA), Food and Drug Administration (FDA), Occupational Safety and Health Administration (OSHA), NIH, US Department of Agriculture (USDA) et National Science Foundation (NSF)) ont convenu de réglementer les produits, et non les processus, et que de nouvelles réglementations spéciales n'étaient pas nécessaires pour protéger les travailleurs, le public ou l'environnement. La politique a été établie pour faire fonctionner les programmes de réglementation de manière intégrée et coordonnée, en minimisant les chevauchements et, dans la mesure du possible, la responsabilité de l'approbation des produits incomberait à un seul organisme. Les agences coordonneraient leurs efforts en adoptant des définitions cohérentes et en utilisant des examens scientifiques (évaluations des risques) d'une rigueur scientifique comparable (OSHA 1984; OSTP 1986).

Le NIHG et le cadre coordonné ont fourni un degré approprié de discussion scientifique objective et de participation du public, ce qui a entraîné la croissance de la biotechnologie américaine en une industrie de plusieurs milliards de dollars. Avant 1970, il y avait moins de 100 entreprises impliquées dans tous les aspects de la biotechnologie moderne. En 1977, 125 autres entreprises ont rejoint les rangs; en 1983, 381 entreprises supplémentaires ont porté le niveau d'investissement en capital privé à plus d'un milliard de dollars. En 1, l'industrie comptait plus de 1994 1,230 entreprises (Massachusetts Biotechnology Council Community Relations Committee 1993) et la capitalisation boursière s'élevait à plus de 6 milliards de dollars.

L'emploi dans les entreprises américaines de biotechnologie en 1980 était d'environ 700 personnes ; en 1994, environ 1,300 100,000 entreprises employaient plus de 1993 XNUMX travailleurs (Massachusetts Biotechnology Council Community Relations Committee XNUMX). De plus, il existe toute une industrie de support qui fournit les fournitures (produits chimiques, composants de milieux, lignées cellulaires), les équipements, l'instrumentation et les services (banque de cellules, validation, étalonnage) nécessaires pour assurer l'intégrité de la recherche et de la production.

Partout dans le monde, il y a eu un grand niveau d'inquiétude et de scepticisme quant à la sécurité de la science et de ses produits. Le Conseil des Communautés européennes (Parlement des Communautés européennes 1987) a élaboré des directives pour protéger les travailleurs contre les risques associés à l'exposition aux produits biologiques (Conseil des Communautés européennes 1990a) et pour imposer des contrôles environnementaux aux activités expérimentales et commerciales, y compris la libération délibérée. La « dissémination » comprend la commercialisation de produits utilisant des OGM (Conseil des Communautés européennes 1990b ; Van Houten et Flemming 1993). Des normes et des lignes directrices relatives aux produits biotechnologiques au sein d'organisations internationales et multilatérales telles que l'Organisation mondiale de la santé (OMS), l'Organisation internationale de normalisation (ISO), la Commission de la Communauté européenne, l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO) et le Réseau de données sur les souches microbiennes ont été élaborées ( OSTP 1986).

L'industrie de la biotechnologie moderne peut être considérée en termes de quatre grands secteurs industriels, chacun ayant une recherche et un développement (R&D) en laboratoire, sur le terrain et/ou clinique soutenant la production réelle de biens et de services.

• produits biomédicaux-pharmaceutiques, produits biologiques et dispositifs médicaux
• agro-alimentaires, poissons et animaux transgéniques, plantes résistantes aux maladies et aux ravageurs
• produits industriels génétiquement modifiés tels que l'acide citrique, le butanol, l'acétone, l'éthanol et les enzymes détergentes (voir tableau 1)
• traitement environnemental des eaux usées, décontamination des déchets industriels.

Tableau 1. Micro-organismes d'importance industrielle

* Important pour la biotechnologie moderne.

Travailleurs en biotechnologie

La biotechnologie commence dans le laboratoire de recherche et est une science multidisciplinaire. Les biologistes moléculaires et cellulaires, les immunologistes, les généticiens, les chimistes des protéines et des peptides, les biochimistes et les ingénieurs biochimistes sont les plus directement exposés aux dangers réels et potentiels de la technologie de l'ADN recombinant (ADNr). D'autres travailleurs qui peuvent être exposés moins directement aux risques biologiques de l'ADNr comprennent le personnel de service et de soutien comme les techniciens en ventilation et en réfrigération, les fournisseurs de services d'étalonnage et le personnel d'entretien ménager. Dans une enquête récente auprès des praticiens de la santé et de la sécurité dans l'industrie, il a été constaté que les travailleurs directement et indirectement exposés représentent environ 30 à 40 % de la main-d'œuvre totale dans les entreprises de biotechnologie commerciales typiques (Lee et Ryan 1996). La recherche en biotechnologie ne se limite pas à « l'industrie » ; il est également mené dans les institutions universitaires, médicales et gouvernementales.

Les travailleurs des laboratoires de biotechnologie sont exposés à une grande variété de produits chimiques dangereux et toxiques, à des risques biologiques recombinants et non recombinants ou « sauvages », à des agents pathogènes à diffusion hématogène humaine et à des zoonoses, ainsi qu'à des matières radioactives utilisées dans les expériences d'étiquetage. En outre, les troubles musculo-squelettiques et les microtraumatismes répétés sont de plus en plus reconnus comme des dangers potentiels pour les chercheurs en raison de l'utilisation intensive des ordinateurs et des micropipettes manuelles.

Les opérateurs de fabrication de biotechnologie sont également exposés à des produits chimiques dangereux, mais pas à la variété que l'on voit dans le cadre de la recherche. Selon le produit et le processus, il peut y avoir une exposition aux radionucléides lors de la fabrication. Même au niveau de risque biologique le plus bas, les procédés de fabrication biotechnologiques sont des systèmes fermés et le potentiel d'exposition aux cultures recombinantes est faible, sauf en cas d'accident. Dans les installations de production biomédicale, l'application des bonnes pratiques de fabrication actuelles complète les directives de biosécurité pour protéger les travailleurs dans l'usine. Les principaux risques pour les travailleurs de la fabrication dans les opérations de bonnes pratiques à grande échelle (GLSP) impliquant des organismes recombinants non dangereux comprennent les blessures musculo-squelettiques traumatiques (par exemple, les douleurs dorsales et les douleurs), les brûlures thermiques des conduites de vapeur et les brûlures chimiques causées par les acides et les caustiques (acide phosphorique , hydroxyde de sodium et de potassium) utilisé dans le procédé.

Les travailleurs de la santé, y compris les techniciens de laboratoire clinique, sont exposés à des vecteurs de thérapie génique, à des excréments et à des échantillons de laboratoire lors de l'administration de médicaments et des soins aux patients inscrits à ces procédures expérimentales. Les femmes de ménage peuvent également être exposées. La protection des travailleurs et de l'environnement sont deux points expérimentaux obligatoires à prendre en compte lors de la demande au NIH pour des expériences de thérapie génique humaine (NIH 1996).

Les travailleurs agricoles peuvent être fortement exposés à des produits, des plantes ou des animaux recombinants lors de l'application de pesticides, de la plantation, de la récolte et de la transformation. Indépendamment du risque potentiel de danger biologique lié à l'exposition à des plantes et des animaux génétiquement modifiés, les dangers physiques traditionnels liés à l'équipement agricole et à l'élevage sont également présents. Les contrôles techniques, l'EPI, la formation et la supervision médicale sont utilisés en fonction des risques anticipés (Legaspi et Zenz 1994 ; Pratt et May 1994). Les EPI, y compris les combinaisons de saut, les respirateurs, les gants de travail, les lunettes ou les cagoules, sont importants pour la sécurité des travailleurs lors de l'application, de la croissance et de la récolte des plantes génétiquement modifiées ou des organismes du sol.

Processus et dangers

Dans le processus biotechnologique du secteur biomédical, des cellules ou des organismes, modifiés de manière spécifique pour donner les produits souhaités, sont cultivés dans des bioréacteurs de monoculture. Dans la culture de cellules de mammifères, le produit protéique est sécrété par les cellules dans le milieu nutritif environnant, et diverses méthodes de séparation chimique (chromatographie de taille ou d'affinité, électrophorèse) peuvent être utilisées pour capturer et purifier le produit. Où Escherichia coli les organismes hôtes sont utilisés dans les fermentations, le produit souhaité est produit dans la membrane cellulaire et les cellules doivent être physiquement rompues afin de récolter le produit. L'exposition aux endotoxines est un danger potentiel de ce processus. Souvent, des antibiotiques sont ajoutés au milieu de production pour améliorer la production du produit souhaité ou maintenir une pression sélective sur des éléments de production génétique autrement instables (plasmides). Des sensibilités allergiques à ces matériaux sont possibles. En général, il s'agit de risques d'exposition aux aérosols.

Les fuites et les rejets d'aérosols sont anticipés et l'exposition potentielle est contrôlée de plusieurs façons. Des pénétrations dans les cuves du réacteur sont nécessaires pour fournir des nutriments et de l'oxygène, pour dégager du dioxyde de carbone (CO₂) et pour surveiller et contrôler le système. Chaque pénétration doit être scellée ou filtrée (0.2 micron) pour éviter la contamination de la culture. La filtration des gaz d'échappement protège également les travailleurs et l'environnement dans la zone de travail des aérosols générés pendant la culture ou la fermentation. Selon le potentiel de risque biologique du système, l'inactivation biologique validée des effluents liquides (généralement par la chaleur, la vapeur ou des méthodes chimiques) est une pratique courante. D'autres dangers potentiels dans la fabrication biotechnologique sont similaires à ceux d'autres industries : bruit, protections mécaniques, brûlures par vapeur/chaleur, contact avec des substances corrosives, etc.

Les enzymes et la fermentation industrielle sont traitées ailleurs dans ce Encyclopédie et impliquent les processus, les risques et les contrôles qui sont similaires pour les systèmes de production génétiquement modifiés.

L'agriculture traditionnelle dépend du développement de souches qui utilisent le croisement traditionnel d'espèces végétales apparentées. Le grand avantage des plantes génétiquement modifiées est que le temps entre les générations et le nombre de croisements nécessaires pour obtenir le caractère souhaité sont considérablement réduits. De plus, le recours actuellement impopulaire aux pesticides et engrais chimiques (qui contribuent à la pollution par les eaux de ruissellement) favorise une technologie qui rendra potentiellement ces applications inutiles.

La biotechnologie végétale consiste à choisir une espèce végétale génétiquement malléable et/ou financièrement importante pour les modifications. Étant donné que les cellules végétales ont des parois cellulaires en cellulose dures, les méthodes utilisées pour transférer l'ADN dans les cellules végétales diffèrent de celles utilisées pour les bactéries et les lignées cellulaires de mammifères dans le secteur biomédical. Il existe deux méthodes principales utilisées pour introduire de l'ADN étranger modifié dans les cellules végétales (Watrud, Metz et Fishoff 1996):

• un canon à particules projette de l'ADN dans la cellule d'intérêt
• un désarmé, non tumorigène Agrobacterium tumefaciens virus introduit des cassettes de gènes dans le matériel génétique de la cellule.

Type sauvage Agrobacterium tumefaciens est un phytopathogène naturel qui provoque des tumeurs de la galle du collet chez les plantes blessées. Ces souches de vecteurs désarmées et modifiées ne provoquent pas la formation de tumeurs végétales.

Après transformation par l'une ou l'autre méthode, les cellules végétales sont diluées, étalées et cultivées sur des milieux de culture tissulaire sélectifs pendant une période relativement longue (par rapport aux taux de croissance bactérienne) dans des chambres de croissance de plantes ou des incubateurs. Les plantes régénérées à partir du tissu traité sont transplantées dans le sol dans des chambres de croissance fermées pour une croissance ultérieure. Après avoir atteint l'âge approprié, ils sont examinés pour l'expression des traits souhaités, puis cultivés dans des serres. Plusieurs générations d'expériences en serre sont nécessaires pour évaluer la stabilité génétique du caractère d'intérêt et pour générer le stock de semences nécessaire pour une étude plus approfondie. Les données sur l'impact environnemental sont également recueillies au cours de cette phase des travaux et soumises avec les propositions aux organismes de réglementation pour l'approbation des essais en plein champ.

Contrôles : l'exemple des États-Unis

Le NIHG (NIH 1996) décrit une approche systématique pour prévenir à la fois l'exposition des travailleurs et la libération dans l'environnement d'organismes recombinants. Chaque institution (par exemple, université, hôpital ou laboratoire commercial) est responsable de mener des recherches sur l'ADNr en toute sécurité et conformément aux NIHG. Ceci est accompli grâce à un système administratif qui définit les responsabilités et exige des évaluations complètes des risques par des scientifiques et des agents de biosécurité compétents, la mise en œuvre de contrôles d'exposition, des programmes de surveillance médicale et une planification d'urgence. Un comité institutionnel de biosécurité (IBC) fournit les mécanismes d'examen et d'approbation des expériences au sein de l'établissement. Dans certains cas, l'approbation du NIH Recombinant Advisory Committee (RAC) lui-même est nécessaire.

Le degré de contrôle dépend de la gravité du risque et est décrit en termes de désignations de niveau de biosécurité (BL) 1-4 ; BL1 étant le moins restrictif et BL4 le plus. Des directives de confinement sont données pour la recherche, la R&D à grande échelle (plus de 10 litres de culture), la production à grande échelle et les expériences sur les animaux et les plantes à grande et à petite échelle.

L'annexe G du NIHG (NIH 1996) décrit le confinement physique à l'échelle du laboratoire. BL1 convient au travail avec des agents sans danger connu ou présentant un danger potentiel minime pour le personnel de laboratoire ou l'environnement. Le laboratoire n'est pas séparé de la circulation générale dans le bâtiment. Le travail est effectué sur des paillasses ouvertes. Aucun dispositif de confinement spécial n'est requis ou utilisé. Le personnel de laboratoire est formé aux procédures de laboratoire et supervisé par un scientifique ayant une formation générale en microbiologie ou dans une science connexe.

BL2 convient aux travaux impliquant des agents présentant un danger potentiel modéré pour le personnel et l'environnement. L'accès au laboratoire est limité lors des travaux, les travailleurs ont une formation spécifique à la manipulation des agents pathogènes et sont dirigés par des scientifiques compétents, et les travaux générateurs d'aérosols sont effectués dans des enceintes de sécurité biologique ou d'autres équipements de confinement. Ce travail peut nécessiter une surveillance médicale ou des vaccinations selon le cas et déterminé par le BAC.

BL3 s'applique lorsque le travail est effectué avec des agents indigènes ou exotiques qui peuvent provoquer une maladie grave ou potentiellement mortelle à la suite d'une exposition par inhalation. Les travailleurs ont une formation spécifique et sont supervisés par des scientifiques compétents et expérimentés dans la manipulation de ces agents dangereux. Toutes les procédures sont effectuées dans des conditions de confinement nécessitant une ingénierie et des EPI spéciaux.

BL4 est réservé aux agents les plus dangereux et les plus exotiques qui présentent un risque individuel et communautaire élevé de maladie potentiellement mortelle. Il n'y a que quelques laboratoires BL4 dans le monde.

L'annexe K traite du confinement physique pour les activités de recherche ou de production dans des volumes supérieurs à 10 l (à grande échelle). Comme dans les directives à petite échelle, il existe une hiérarchie des exigences de confinement du potentiel de danger le plus faible au plus élevé : GLSP à BL3-Large-Scale (BL3-LS).

Le NIHG, annexe P, couvre le travail avec des plantes au niveau du banc, de la chambre de croissance et de la serre. Comme le note l'introduction : « Le but principal du confinement des plantes est d'éviter la transmission non intentionnelle d'un génome végétal contenant de l'ADN recombinant, y compris le matériel héréditaire nucléaire ou organite ou la libération d'organismes dérivés de l'ADN recombinant associés aux plantes. En général, ces organismes ne présentent aucune menace pour la santé humaine ou les animaux supérieurs, à moins qu'ils ne soient délibérément modifiés à cette fin. Cependant, la propagation accidentelle d'un agent pathogène grave d'une serre à une culture agricole locale ou l'introduction et l'établissement involontaires d'un organisme dans un nouvel écosystème est possible » (NIH 1996). Aux États-Unis, l'EPA et l'Animal and Plant Health Inspection Service (APHIS) de l'USDA sont conjointement responsables de l'évaluation des risques et de l'examen des données générées avant l'approbation des essais sur le terrain (EPA 1996; Foudin et Gay 1995). Des problèmes tels que la persistance et la propagation dans l'eau, l'air et le sol des espèces d'insectes et d'animaux, la présence d'autres cultures similaires dans la région, la stabilité environnementale (sensibilité au gel ou à la chaleur) et la concurrence avec les espèces indigènes sont évalués - souvent d'abord dans la serre (Liberman et al. 1996).

Les niveaux de confinement des installations pour les installations et les pratiques varient également de BL1 à BL4. Les expériences BL1 typiques impliquent l'auto-clonage. BL2 peut impliquer le transfert de traits d'un agent pathogène à une plante hôte. BL3 peut impliquer l'expression de toxines ou des agents dangereux pour l'environnement. La protection des travailleurs est assurée à différents niveaux par des EPI et des contrôles techniques tels que des serres et des serres avec flux d'air directionnel et filtres à particules à haute efficacité (HEPA) pour empêcher la libération de pollen. Selon le risque, la protection de l'environnement et de la communauté contre des agents potentiellement dangereux peut être réalisée par des contrôles biologiques. Des exemples sont un trait sensible à la température, un trait de sensibilité aux médicaments ou une exigence nutritionnelle non présente dans la nature.

À mesure que les connaissances scientifiques augmentaient et que la technologie progressait, on s'attendait à ce que le NIHG ait besoin d'être revu et révisé. Au cours des 20 dernières années, le CCR s'est réuni pour examiner et approuver des propositions de changements. Par exemple, le NIHG n'émet plus d'interdictions générales sur la dissémination délibérée d'organismes génétiquement modifiés ; les essais sur le terrain de produits agricoles et les expériences de thérapie génique humaine sont autorisés dans des circonstances appropriées et après une évaluation des risques appropriée. Un amendement très important au NIHG a été la création de la catégorie de confinement GLSP. Il a assoupli les exigences de confinement pour « les souches recombinantes non pathogènes et non toxigènes dérivées d'organismes hôtes qui ont une longue histoire d'utilisation sûre à grande échelle, ou qui ont intégré des limitations environnementales qui permettent une croissance optimale à grande échelle mais une survie limitée. sans conséquences néfastes sur l'environnement » (NIH 1991). Ce mécanisme a permis à la technologie de progresser tout en tenant compte des besoins de sécurité.

Contrôles : l'exemple de la Communauté européenne

En avril 1990, la Communauté européenne (CE) a promulgué deux directives sur l'utilisation confinée et la dissémination volontaire dans l'environnement d'OGM. Les deux directives exigent des États membres qu'ils veillent à ce que toutes les mesures appropriées soient prises pour éviter les effets néfastes sur la santé humaine ou l'environnement, notamment en obligeant l'utilisateur à évaluer à l'avance tous les risques pertinents. En Allemagne, la loi sur la technologie génétique a été adoptée en 1990 en partie en réponse aux directives de la CE, mais aussi pour répondre à un besoin d'autorité légale pour construire une installation de production d'insuline recombinante à des fins d'essai (Reutsch et Broderick 1996). En Suisse, la réglementation est basée sur le NIHG américain, les directives du Conseil de la CE et la loi allemande sur le génie génétique. Les Suisses exigent un enregistrement annuel et des mises à jour des expériences auprès du gouvernement. En général, les normes d'ADNr en Europe sont plus restrictives qu'aux États-Unis, ce qui a contribué à ce que de nombreuses entreprises pharmaceutiques européennes déplacent la recherche sur l'ADNr de leur pays d'origine. Cependant, la réglementation suisse autorise une catégorie de sécurité à grande échelle de niveau 4, ce qui n'est pas autorisé par le NIHG (SCBS 1995).

Produits de la biotechnologie

Certains des produits biologiques et pharmaceutiques qui ont été fabriqués avec succès par les biotechnologies de l'ADN recombinant comprennent : l'insuline humaine ; hormone de croissance humaine; vaccins contre l'hépatite; alpha-interféron; bêta-interféron; gamma-interféron; Facteur de stimulation des colonies de granulocytes ; activateur tissulaire du plasminogène; Facteur de stimulation des colonies de granulocytes-macrophages ; IL2; Érythropoïétine; Crymax, un produit insecticide pour le contrôle des chenilles dans les légumes ; fruits à coque et cultures de vigne; tomate Flavr Savr (TM); le chymogène, une enzyme qui fabrique le fromage ; ATIII (antithrombine III), dérivé du lait de chèvre transgénique utilisé pour prévenir les caillots sanguins en chirurgie ; BST et PST (somatotropine bovine et porcine) utilisées pour stimuler la production de lait et de viande.

Problèmes de santé et schémas pathologiques

Il existe cinq principaux risques pour la santé liés à l'exposition à des micro-organismes ou à leurs produits dans la biotechnologie à l'échelle industrielle :

• infection
• réaction à l'endotoxine
• allergie aux micro-organismes
• réaction allergique à un produit
• réaction toxique à un produit.

L'infection est peu probable puisque des non pathogènes sont utilisés dans la plupart des processus industriels. Cependant, il est possible que des micro-organismes considérés comme inoffensifs tels que Pseudomonas ainsi que Aspergillus espèces peuvent provoquer une infection chez les individus immunodéprimés (Bennett 1990). L'exposition à l'endotoxine, un composant de la couche de lipopolysaccharides de la paroi cellulaire de toutes les bactéries Gram négatives, à des concentrations supérieures à environ 300 ng/m3 provoque des symptômes pseudo-grippaux transitoires (Balzer 1994). Les travailleurs de nombreuses industries, y compris l'agriculture traditionnelle et la biotechnologie, ont subi les effets de l'exposition aux endotoxines. Des réactions allergiques au micro-organisme ou au produit se produisent également dans de nombreuses industries. L'asthme professionnel a été diagnostiqué dans l'industrie de la biotechnologie pour un large éventail de micro-organismes et de produits, y compris aspergillus niger, Penicillium spp. et protéases; certaines entreprises ont noté des incidences chez plus de 12 % de la main-d'œuvre. Les réactions toxiques peuvent être aussi variées que les organismes et les produits. Il a été démontré que l'exposition aux antibiotiques provoque des changements dans la flore microbienne de l'intestin. Les champignons sont connus pour être capables de produire des toxines et des agents cancérigènes dans certaines conditions de croissance (Bennett 1990).

Pour répondre aux préoccupations selon lesquelles les travailleurs exposés seraient les premiers à développer des effets néfastes potentiels sur la santé à cause de la nouvelle technologie, la surveillance médicale des travailleurs à ADNr fait partie du NIHG depuis ses débuts. Les Comités de biosécurité institutionnels, en concertation avec le médecin du travail, sont chargés de déterminer, projet par projet, quelle surveillance médicale est appropriée. En fonction de l'identité de l'agent spécifique, de la nature du danger biologique, des voies d'exposition potentielles et de la disponibilité des vaccins, les éléments du programme de surveillance médicale peuvent inclure des examens physiques préalables au placement, des examens de suivi périodiques, des vaccins spécifiques, des évaluations des allergies et des maladies, sérums pré-exposition et enquêtes épidémiologiques.

Bennett (1990) pense qu'il est peu probable que les micro-organismes génétiquement modifiés présentent plus de risque d'infection ou d'allergie que l'organisme d'origine, mais il pourrait y avoir des risques supplémentaires liés au nouveau produit ou à l'ADNr. Un rapport récent note que l'expression d'un allergène de noix du Brésil dans le soja transgénique peut avoir des effets inattendus sur la santé des travailleurs et des consommateurs (Nordlee et al. 1996). D'autres nouveaux dangers pourraient être l'utilisation de lignées cellulaires animales contenant des oncogènes ou des virus inconnus ou non détectés potentiellement nocifs pour l'homme.

Il est important de noter que les premières craintes concernant la création d'espèces mutantes génétiquement dangereuses ou de super-toxines ne se sont pas concrétisées. L'OMS a constaté que la biotechnologie ne pose pas de risques différents des autres industries de transformation (Miller 1983) et, selon Liberman, Ducatman et Fink (1990), "le consensus actuel est que les risques potentiels de l'ADNr ont été surestimés au départ et que la les risques associés à cette recherche sont similaires à ceux associés à l'organisme, au vecteur, à l'ADN, aux solvants et à l'appareil physique utilisés ». Ils concluent que les organismes modifiés présentent forcément des risques ; cependant, le confinement peut être défini pour minimiser l'exposition.

Il est très difficile d'identifier les expositions professionnelles propres à l'industrie de la biotechnologie. La « biotechnologie » n'est pas une industrie distincte avec un code de classification industrielle standard (SIC) ; il est plutôt considéré comme un processus ou un ensemble d'outils utilisés dans de nombreuses applications industrielles. Par conséquent, lorsque des accidents et des expositions sont signalés, les données sur les cas impliquant des travailleurs de la biotechnologie sont incluses parmi les données sur tous les autres qui surviennent dans le secteur industriel d'accueil (par exemple, l'agriculture, l'industrie pharmaceutique ou les soins de santé). En outre, les incidents et accidents de laboratoire sont connus pour être sous-déclarés.

Peu de maladies spécifiquement dues à l'ADN génétiquement modifié ont été rapportées ; cependant, ils ne sont pas inconnus. Au moins une infection locale documentée et une séroconversion ont été signalées lorsqu'un travailleur a subi une piqûre d'aiguille contaminée par un vecteur vaccinal recombinant (Openshaw et al. 1991).

Problèmes de politique

Dans les années 1980, les premiers produits de la biotechnologie sont apparus aux États-Unis et en Europe. L'insuline génétiquement modifiée a été approuvée pour utilisation en 1982, tout comme un vaccin génétiquement modifié contre la maladie porcine «diarrhée» (Sattelle 1991). Il a été démontré que la somatotropine bovine recombinante (BST) augmente la production de lait de vache et le poids des bovins de boucherie. Des préoccupations ont été exprimées au sujet de la santé publique et de la sécurité des produits et de la question de savoir si les réglementations existantes étaient adéquates pour répondre à ces préoccupations dans tous les différents domaines où les produits de la biotechnologie pouvaient être commercialisés. Les NIHG assurent la protection des travailleurs et de l'environnement pendant les phases de recherche et de développement. La sécurité et l'efficacité des produits ne relèvent pas de la responsabilité du NIHG. Aux États-Unis, par le biais du cadre coordonné, les risques potentiels des produits de la biotechnologie sont évalués par l'agence la plus appropriée (FDA, EPA ou USDA).

Le débat sur la sécurité du génie génétique et des produits de la biotechnologie se poursuit (Thomas et Myers 1993), notamment en ce qui concerne les applications agricoles et les aliments destinés à la consommation humaine. Les consommateurs de certaines régions veulent que les produits soient étiquetés pour identifier quels sont les hybrides traditionnels et ceux qui sont dérivés de la biotechnologie. Certains fabricants de produits laitiers refusent d'utiliser du lait de vaches recevant la BST. Il est interdit dans certains pays (par exemple, la Suisse). La FDA a jugé les produits sûrs, mais il existe également des problèmes économiques et sociaux qui peuvent ne pas être acceptables pour le public. La BST peut en effet créer un désavantage concurrentiel pour les petites exploitations, dont la plupart sont familiales. Contrairement aux applications médicales où il peut n'y avoir aucune alternative aux traitements génétiquement modifiés, lorsque les aliments traditionnels sont disponibles et abondants, le public est en faveur de l'hybridation traditionnelle par rapport aux aliments recombinants. Cependant, les environnements difficiles et la pénurie alimentaire mondiale actuelle peuvent changer cette attitude.

Les nouvelles applications de la technologie à la santé humaine et aux maladies héréditaires ont ravivé les préoccupations et créé de nouveaux problèmes éthiques et sociaux. Le projet du génome humain, lancé au début des années 1980, produira une carte physique et génétique du matériel génétique humain. Cette carte fournira aux chercheurs des informations pour comparer l'expression des gènes « sains ou normaux » et « malades » afin de mieux comprendre, prédire et indiquer des remèdes pour les défauts génétiques de base. Les technologies du génome humain ont produit de nouveaux tests diagnostiques pour la maladie de Huntington, la fibrose kystique et les cancers du sein et du côlon. La thérapie génique humaine somatique devrait corriger ou améliorer les traitements des maladies héréditaires. Les «empreintes digitales» de l'ADN par cartographie du polymorphisme des fragments de restriction du matériel génétique sont utilisées comme preuve médico-légale dans les cas de viol, d'enlèvement et d'homicide. Il peut être utilisé pour prouver (ou, techniquement, réfuter) la paternité. Il peut également être utilisé dans des domaines plus controversés, comme pour évaluer les risques de développer un cancer et une maladie cardiaque pour une couverture d'assurance et des traitements préventifs ou comme preuve dans les tribunaux des crimes de guerre et comme «dogtags» génétiques dans l'armée.

Bien que techniquement réalisables, les travaux sur les expériences sur la lignée germinale humaine (transmissibles de génération en génération) n'ont pas été envisagés pour approbation aux États-Unis en raison de sérieuses considérations sociales et éthiques. Cependant, des audiences publiques sont prévues aux États-Unis pour rouvrir la discussion sur la thérapie germinale humaine et les améliorations souhaitables des traits non associés aux maladies.

Enfin, en plus des questions de sécurité, sociales et éthiques, les théories juridiques sur la propriété des gènes et de l'ADN et la responsabilité en cas d'utilisation ou de mauvaise utilisation évoluent encore.

Les implications à long terme des rejets dans l'environnement de divers agents doivent être suivies. De nouveaux problèmes de confinement biologique et de gamme d'hôtes surgiront pour des travaux contrôlés avec soin et de manière appropriée dans l'environnement du laboratoire, mais pour lesquels toutes les possibilités environnementales ne sont pas connues. Les pays en développement, où l'expertise scientifique adéquate et/ou les organismes de réglementation peuvent ne pas exister, peuvent se trouver soit réticents, soit incapables d'entreprendre l'évaluation des risques pour leur environnement particulier. Cela pourrait conduire à des restrictions inutiles ou à une politique imprudente de « porte ouverte », qui pourraient s'avérer préjudiciables aux avantages à long terme du pays (Ho 1996).

En outre, la prudence est de mise lors de l'introduction d'agents agricoles modifiés dans de nouveaux environnements où le gel ou d'autres pressions de confinement naturelles ne sont pas présentes. Les populations indigènes ou les échangeurs naturels d'informations génétiques s'accoupleront-ils avec des agents recombinants dans la nature, ce qui entraînera le transfert de traits modifiés ? Ces traits s'avéreraient-ils nocifs chez d'autres agents ? Quel serait l'effet sur les administrateurs du traitement ? Les réactions immunitaires limiteront-elles la propagation ? Les agents vivants modifiés sont-ils capables de franchir les barrières d'espèces ? Persistent-ils dans l'environnement des déserts, des montagnes, des plaines et des villes ?

Résumé

Aux États-Unis, la biotechnologie moderne s'est développée selon des directives consensuelles et des ordonnances locales depuis le début des années 1970. Un examen minutieux n'a montré aucun trait inattendu et incontrôlable exprimé par un organisme recombinant. C'est une technologie utile, sans laquelle de nombreuses améliorations médicales basées sur des protéines thérapeutiques naturelles n'auraient pas été possibles. Dans de nombreux pays développés, la biotechnologie est une force économique majeure et toute une industrie s'est développée autour de la révolution biotechnologique.

Les problèmes médicaux pour les travailleurs de la biotechnologie sont liés aux risques spécifiques de l'hôte, du vecteur et de l'ADN et aux opérations physiques effectuées. Jusqu'à présent, la maladie des travailleurs a pu être évitée grâce à l'ingénierie, aux pratiques de travail, aux vaccins et aux contrôles de confinement biologique spécifiques au risque évalué au cas par cas. Et la structure administrative est en place pour faire des évaluations prospectives des risques pour chaque nouveau protocole expérimental. Que ce bilan de sécurité continue dans le domaine de la libération de matériaux viables dans l'environnement est une question d'évaluation continue des risques environnementaux potentiels - persistance, propagation, échangeurs naturels, caractéristiques de la cellule hôte, spécificité de la gamme d'hôtes pour les agents de transfert utilisés, nature des gène inséré et ainsi de suite. Ceci est important à considérer pour tous les environnements possibles et les espèces affectées afin de minimiser les surprises que la nature présente souvent.

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