Pour reprendre une vision très originale développée par Jean-Marie Lehn, la chimie est marquée à la fois par une grande diversité mais également une faible complexité moléculaire tandis qu’à l’inverse la biologie met en œuvre une grande complexité moléculaire fondée sur une diversité limitée (20 acides aminés, 4 bases nucléiques, etc.). Si l’on veut exploiter la puissance grandissante des concepts et des outils de ces disciplines, qui continuent à s’étendre après la grande révolution scientifique du XXe siècle, pour inventer de nouveaux procédés de synthèse – qu’on appellera biotechnologiques – plus efficaces, plus respectueux de l’environnement, plus économes en énergie, moins coûteux, il convient de renforcer la recherche à l’interface de la chimie et la biologie. Le cours tente de montrer quelques directions de cette recherche qui consistent à combiner chimie et biologie pour modifier les organismes vivants et transformer les cellules en usines cellulaires pour la production de molécules non naturelles. Cette science nouvelle, qui combine chimie bioinspirée et biologie de synthèse, va conduire à des organismes synthétiques, des biocatalyseurs et des enzymes artificielles puissants à travers le développement de méthodologies nouvelles : ingénierie métabolique, mutagénèse, évolution dirigée, pour des applications biotechnologiques originales.
Dans cette série de cours on présente comment ces concepts sont utilisés plus spécifiquement dans le domaine des nouvelles technologies de l’énergie. Comment utiliser des enzymes ou des microorganismes pour développer de nouvelles bioélectrodes, biopiles, biocellules d’électrolyse ? Comment l’ingénierie protéique peut-elle conduire à de nouveaux biopolymères conducteurs biodégradables ? Comment la chimie peut-elle simplifier des processus biologiques complexes ? Comment cette chimie peut-elle être mise en œuvre, y compris dans des contextes cellulaires ? Comment peut-on créer des organismes chimiquement modifiés pour la production de biocarburants ?