Résumé des principaux points
L’Agence britannique pour la Recherche Avancée et l’Invention (ARIA) a lancé un projet d’une valeur de 50 millions de livres sterling destiné à développer un « fabricant universel » utilisant les protéines comme outil pour réaliser une fabrication de nouveaux matériaux à l’échelle moléculaire, avec précision et en grande quantité. Ce projet ne finance pas directement les laboratoires académiques traditionnels ou les entreprises commerciales, mais privilégie les « contracteurs de recherche de pointe » (FRC) – des organisations capables de résoudre des problèmes que l’université (manque de compétences en ingénierie, difficultés interdisciplinaires) et les entreprises commerciales (quête de profits à court terme, renoncement aux percées à long terme) ne peuvent pas surmonter. L’objectif est de bouleverser le paradigme actuel de production de matériaux, qui repose sur des températures et des pressions élevées, afin de résoudre des problèmes tels que la fragilité des chaînes d’approvisionnement et les conflits de ressources, et même de définir la « prochaine ère des matériaux » pour l’humanité.
Quel est le but du projet ? Qu’est-ce qui rend la fabrication de matériaux à partir de protéines si particulière ?
Les matériaux que nous utilisons actuellement (béton, acier, plastique) sont produits par des méthodes brutales, qui nécessitent des températures et des pressions élevées pour assembler les ingrédients. Ces méthodes sont énergivores et ne permettent pas de créer de matériaux aux propriétés idéales (comme des matériaux ultralégers mais extrêmement résistants, ou capables de se réparer eux-mêmes). Les protéines, en revanche, sont des « maîtres de la fabrication naturelle » : le carbonate de calcium présent dans les coquillages est doux, mais les organismes utilisent les protéines pour contrôler précisément sa structure et créer une coquille dure ; la soie d’araignée est plus résistante que l’acier, et elle est également composée de protéines.
Ce projet vise à transformer les protéines en un outil universel capable de fabriquer une grande variété de matériaux avec la même précision qu’une usine de puces, sans recourir à des lasers à haute température. L’objectif est que les ingénieurs spécialisés dans les protéines passent de la conception de médicaments et d’enzymes à celle de nouveaux matériaux pour l’électronique, l’énergie et les infrastructures – par exemple, des pièces d’avion plus légères, des panneaux solaires plus efficaces, ou même des matériaux de construction capables de se réparer.
Pourquoi choisir les FRC ? Les problèmes que l’université et les entreprises ne peuvent pas résoudre, eux le peuvent…
Ce projet présente trois caractéristiques clés : des tâches ingénieriques complexes, des exigences interdisciplinaires élevées et un cycle de retour sur investissement long, ce qui correspond précisément aux points faibles de l’université et des entreprises :
- Université : De nombreux laboratoires sont spécialisés dans la recherche fondamentale, mais manquent de capacités d’ingénierie à grande échelle, et la collaboration interdisciplinaire est difficile (il est rare que des experts en protéines et en matériaux travaillent ensemble).
- Entreprises commerciales : Les investisseurs exigent des retours sur investissement rapides (dans les 10 ans), ce qui pousse souvent les startups à abandonner des projets à long terme pour se concentrer sur des domaines plus rentables à court terme (comme la fabrication de produits pharmaceutiques).
Les FRC, quant à eux, sont des organisations axées sur l’optimisation des technologies. Ils reçoivent des financements (comme ceux de l’ARIA) mais ne considèrent pas le profit comme leur objectif ultime ; ils utilisent ces fonds pour stimuler des avancées dans les domaines scientifique et technologique. Ils peuvent rassembler des talents interdisciplinaires pour réaliser des projets apparemment impossibles, en investissant 5 à 10 ans dans le développement de plateformes de fabrication à base de protéines, sans se précipiter pour générer des revenus.
Quel type de personnel est nécessaire pour les équipes FRC ? Une équipe « all-star » interdisciplinaire
Pour créer un tel outil de fabrication, l’équipe doit être composée de spécialistes diversifiés. Ivan donne un exemple typique :
- Ingénieurs en protéines : Ils conçoivent des séquences de protéines permettant à ces dernières de se reconnaître et de s’assembler entre elles.
- Spécialistes en matériaux souples : Ils régulent les interactions entre ces protéines pour qu’elles forment la structure souhaitée au bon moment et au bon endroit (par exemple, passer d’un état liquide à un état solide).
- Spécialistes en matériaux inorganiques : Ils utilisent les protéines pour guider la croissance de matériaux inorganiques (comme des métaux ou des céramiques) afin de créer des produits fonctionnels (par exemple, des aimants).
- Ingénieurs en processus : Ils conçoivent des environnements de production permettant à l’ensemble du processus d’assemblage de se corriger automatiquement et de pouvoir être industrialisé (passer de petites quantités de laboratoire à la production à grande échelle).
Il est essentiel que ces équipes puissent itérer rapidement : passer de la conception d’une séquence de protéines à la fabrication de matériaux pouvant être testés, en réduisant le temps nécessaire (de plusieurs mois à une semaine), tout comme c’est le cas pour la conception de médicaments.
Quels autres types de FRC sont nécessaires pour soutenir le projet ?
Ce projet ne nécessite pas seulement des FRC spécialisés dans la fabrication de matériaux, mais également des FRC « auxiliaires » :
- FRC de production de protéines : Actuellement, il faut plusieurs mois pour produire suffisamment de protéines afin de tester leurs propriétés. Le projet cherche une équipe capable de fournir en une semaine la quantité nécessaire (par exemple, des matériaux pour fabriquer des aimants). Cela pourrait nécessiter des améliorations dans les technologies de synthèse sans cellules ou d’impression de protéines.
- FRC en métrie : Il est indispensable de garantir que les protéines soient intégrées parfaitement dans les matériaux macroscopiques (sans défauts), ce qui requiert des techniques de mesure rapides et précises. Ces FRC peuvent aider à valider les résultats du projet.
Ces FRC auxiliaires pourraient également être utiles dans d’autres domaines (comme la pharmacie ou l’alimentation) et maintenir leur fonctionnement grâce aux revenus générés par leurs contrats, tout en continuant à résoudre des problèmes technologiques à long terme.
Quelle est l’importance de ce projet ? Il pourrait définir la « prochaine ère des matériaux » pour l’humanité
L’histoire de l’humanité a été marquée par l’utilisation de différents types de matériaux (âge de pierre, âge de bronze, âge de fer). Nous vivons encore à l’ère de l’acier et du plastique, mais les méthodes de production de ces matériaux sont désuètes. Si ce projet est un succès, les nouveaux matériaux fabriqués à partir de protéines pourraient :
- Résoudre des problèmes de chaînes d’approvisionnement (par exemple, produire des aimants de haute performance sans dépendre de métaux rares).
- Réduire les conflits de ressources (en utilisant des méthodes de production plus écologiques et en évitant l’extraction de grandes quantités de minerais).
- Ouvrir de nouvelles possibilités dans la conception de matériaux (par exemple, créer des ponts capables de se réparer ou des matériaux ultralégers pour l’espace).
Ivan souligne que l’objectif du projet est de « créer une abondance de matériaux », afin que ceux-ci ne soient plus un obstacle au développement humain. Si cela fonctionne, les protéines pourraient, tout comme les semi-conducteurs, changer complètement les modes de production mondiaux.
En somme, ce projet utilise l’intelligence du monde vivant (les protéines) pour résoudre des défis technologiques majeurs. Les FRC en sont le vecteur clé pour réaliser cet objectif. Il s’agit d’un projet à long terme, mais qui pourrait avoir un impact significatif sur les décennies à venir.