Biologie synthétique : comment et pourquoi investir dans la révolution bioindustrielle de demain

Combiner les techniques de biologie à l’informatique et aux principes d’ingénierie, voilà l’ambition de la biologie synthétique. Cette branche méconnue des biotechnologies cherche à améliorer notre monde grâce à d’innombrables débouchés qui pourraient, à terme, créer les bases d’une nouvelle révolution industrielle.

Découvrez comment investir dans ce segment fascinant des biotechnologies, ainsi que 3 entreprises cotées en bourse jouant un rôle majeur dans ce secteur.

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Biologie synthétique : comment et pourquoi investir dans la révolution bioindustrielle de demain 1

Table des matières

En résumé

  • La biologie synthétique cherche à recoder l’ADN à des fins industrielles.
  • Le marché devrait atteindre une taille de 28,8 milliards de dollars d’ici à 2026.
  • Amyris, Ginkgo Bioworks et Twist Biosciences sont 3 pure players du secteur.
  • La biologie synthétique n’en est qu’à ses débuts et reste à haut risque.

La biologie synthétique, discipline disruptive pleine de promesses pour nos industries

Un concept central : la cellule et l'ADN au service de l'Homme

Génétique artificielle, bactéries capables de « prendre des photos », microorganismes capables de former une marque visible à l’œil nu, cellules capables de compter… Pour peu que vous vous intéressiez aux sciences ou que vous vous souveniez de vos cours de biologie, cela peut ressembler à un tas d’idées fantaisistes dignes de la science-fiction.

Tous ces articles proviennent pourtant de la prestigieuse revue scientifique Nature. Car oui, ce domaine futuriste et passionnant existe bel et bien : c’est la biologie synthétique ! Un domaine qui m’intéresse particulièrement vu mon travail dans les thérapies cellulaires innovantes.

ADN synthétique

La biologie synthétique est fondée sur deux grandes idées :

  1. À l’intérieur de chaque cellule, qu’il s’agisse d’une plante, d’un animal ou d’une bactérie, il existe un code sous forme d’ADN. Un peu comme les 0 et 1 du code numérique décodé ou écrit par un ordinateur, ce code à 4 lettres peut être lu ou écrit par séquençage et synthèse de l’ADN.
  2. À l’intérieur de chaque cellule, il existe une machinerie complexe capable de comprendre ce code pour le transformer en molécules (protéines, ARN messager, etc.), une machine fonctionne et efficace depuis près de 4 milliards d’années !

De là découle le principe central de la biologie synthétique : mettre à contribution ce système d’encodage de l’information (l’ADN) dans une usine (la cellule) pour produire quelque chose d’utile à l’Homme.

Schématisation de la biologie synthétique
Schématisation des deux grands principes de la biologie synthétique. Grâce à un ADN synthétique introduit dans un organisme, il est possible de créer des produits industriels qui seront à la base de nombreux autres procédés de fabrication. Source : AOCS, Good Food Institute and AB (francisé pour Investiforum).

Des applications innombrables grâce à l'ADN de synthèse

La biologie synthétique ouvre en effet tout un tas de possibilités pour le futur des sciences biotechnologiques et de l’économie en général. En combinant l’étude des systèmes moléculaires (la biologie systémique) aux outils disponibles en informatique et en ingénierie, le champ des possibles s’élargit considérablement.

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La biologie synthétique peut aider à relever les principaux défis auxquels la planète et sa population sont confrontées.

Craig Venter, biotechnologiste et homme d'affaires américain Tweet

Bien qu’étant principalement orientée vers la biochimie et la biologie moléculaire, la biologie synthétique possède également des ramifications en chimie traditionnelle, en sciences cognitives, en agriculture, en ingénierie mécanique, ou encore en informatique.

Nous pouvons dès lors considérer un large éventail d’industries bénéficiaires, notamment :

  • Les biocarburants : par la recherche d’alternatives aux combustibles fossiles et la création de nouvelles sources d’énergie. Des projets ont ainsi pour but de produire de l’hydrogène grâce aux microorganismes, par exemple en recyclant les gaz résiduaires industriels, comme le CO2.
  • L’agroalimentaire et l’agriculture : certaines entreprises tentent de créer de la viande synthétique, d’augmenter le rendement des cultures agricoles, la résistance aux ravageurs ou encore la production de sucre sans végétaux.
  • La chimie : en permettant la fabrication de nombreux produits chimiques grâce à des procédés alternatifs basés sur des bactéries. Ces produits entreront ensuite dans la fabrication de cosmétiques, de plastiques ou de colorants. L’idée ici sera surtout d’améliorer, voire remplacer la chimie traditionnelle.
  • La santé : de nombreuses entreprises du secteur biopharmaceutique veulent utiliser la biologie synthétique pour développer de nouveaux médicaments, des méthodes de diagnostic innovantes, etc.

L’informatique et le stockage de données numériques dans l’ADN m’intéressent tout spécialement. Les nouvelles avancées technologiques dans le domaine du séquençage et de la synthèse permettent d’utiliser l’ADN pour stocker des informations numériques dans de l’ADN. Ce dernier a le gros avantage d’être très dense (il peut contenir énormément d’information) et est capable de résister des milliers d’années.

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Lorsqu’elles sont stockées correctement, les données ADN peuvent perdurer de manière fiable pendant des milliers d’années avec peu ou pas de consommation d’énergie ou de besoin de maintenance/entretien. La densité de stockage, la durabilité et la faible consommation d’énergie du stockage de données basé sur l’ADN réduisent radicalement son coût total de possession (CTP), ce qui en fait un concurrent sérieux pour le stockage de données d’archivage à long terme.

Par rapport aux données des disques durs traditionnels qui sont corrompues ou endommagées après quelques décennies, et vu la croissance des données numériques générées dans le monde chaque année, l’intérêt est doublement énorme !

Un marché aux projections financières alléchantes, bien qu'hypothétiques

Le marché de la biologie synthétique s’articule globalement autour de 3 axes :

  • Les ventes de composés synthétiques (ADN synthétique, enzymes, etc.)
  • Les ventes d’équipements technologiques (séquenceurs, synthétiseurs, etc.)
  • Les services (synthèse à la demande, R&D externalisée, maintenance, etc.).

L'unité économique de base : la lettre d'ADN

Mais tout ce beau monde tourne autour d’un élément central, comparable à la donnée numérique en informatique. Cette unité de base de la biologie synthétique, c’est la « paire de bases nucléotidiques » que nous allons simplifier par « lettre ».

C’est la brique de départ du code ADN : en assemblant les lettres les unes après les autres, des séquences de lettres contenant l’information sont créées. Séquences qui, dans la cellule, permettront la production d’un composé d’intérêt. Un peu comme quand vous écrivez, qu’il s’agisse d’une machine à écrire, d’un clavier ou d’un écran tactile.

En 2000, synthétiser une lettre coûtait 10 $. Un gène étant facilement constitué de minimum 1000 lettres (j’insiste, minimum), cela coûtait au bas mot 10 000 $ pour écrire une seule copie de gène synthétique. Or, un gène = une séquence = un composé. Il faudra qui plus est des dizaines de copies, voire plusieurs gènes différents pour créer un système fonctionnel utile pour l’industrie…

Prix par base pour séquençer et synthétiser de l'ADN (vers 2017)
Prix par base pour séquençer et synthétiser de l'ADN (vers 2017). Source : Dr. Robert Carlson, Bioeconomy Capital (francisé pour Investiforum.fr)

En 2010, le prix était passé sous 1 $. Désormais, il est possible de synthétiser une lettre pour 0,1-0,2 $ (voire moins en cas de gros volumes). C’est tout de suite plus accessible !

Et c’est extrêmement important que ce coût diminue, car qui dit démocratisation, dit plus de possibilités de développer des projets, des idées et des modèles économiques basés sur la biologie synthétique et l’ADN.

Selon un très récent rapport (janvier 2022), le marché mondial de la biologie synthétique était estimé à 6,4 milliards de dollars en 2020. Il devrait atteindre une taille de 28,8 milliards de dollars d’ici à 2026, soit un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 28,1 %.

Projections du TCAC des ventes de composés synthétiques entre 2020 et 2026

Géographiquement, les États-Unis restent le leader de la biologie synthétique, puisque le pays représente actuellement 39,8 % du marché mondial, avec un marché estimé à 3,3 milliards de dollars en 2021. Il faut dire que les États-Unis sont un contributeur de longue date en R&D dans les domaines de la pharmacie et des biotechnologies.

En seconde position, nous retrouvons la Chine, qui devrait atteindre une taille de marché estimée à 2,9 milliards de dollars en 2026, avec un TCAC de 32,4 %. Parmi les autres marchés géographiques significatifs, notons le Japon, le Canada et l’Allemagne.

Selon diverses estimations compilées dans une présentation de Twist Biosciences, il est question d’un marché total adressable de 2,3 milliards de dollars. Ces milliards représentent l’ensemble des opportunités de revenus disponibles pour les produits et les services de biologie synthétique.

Un marché potentiel étendu et en expansion (en milliards de dollars)

Source : présentation Twist Biosciences (estimations internes basées sur des chiffres de BCC Research, Kalorama & Markets & Markets Research)

Ce n’est d’ailleurs pas pour rien si des grands acteurs du secteur technologiques, tel Bill Gates, investissent dans la biologie synthétique.

Des risques inhérents à l’innovation… Mais pas que !

Bien qu’il s’agisse d’un secteur encore jeune, ultra disruptif et donc voué à subir nombre d’échecs commerciaux et industriels, la biologie synthétique est aussi scrutée du point de vue de l’éthique et des questions morales. Pensez au débat concernant les OGM ces dernières années.

Au-delà des questions que l’on pourrait se poser sur la provenance des ingrédients qui feront notre quotidien (questions qu’il conviendrait d’ailleurs de se poser dès aujourd’hui), l’utilisation abusive de la biologie synthétique ou les possibilités de libération accidentelle d’agents dommageables pour les écosystèmes constituent un autre défi majeur pour le marché.

La régulation va en conséquence être déterminante dans le succès ou l’échec des produits de biologie synthétique.

Pour creuser ce sujet, n’hésitez pas à lire « La démocratie des chimères : Gouverner la biologie synthétique », qui permet de mieux comprendre les risques induits par la biologie synthétique.

Trois idées d'actions pour investir dans la biologie synthétique

C’est un choix purement personnel qui va vous être présenté. Je possède d’ailleurs une des trois valeurs qui vont être détaillés ci-dessous (Twist Biosciences).

D’autres acteurs peuvent être cités, la plupart publics, comme Thermo Fisher Scientific, Merck, Agilent Technologies, Novozymes, Precigen, GenScript, Codexis, Zymergen, Eurofins Genomics, Illumina, Bristol-Myers Squibb Company, etc.

Voici d’ailleurs une longue liste très exhaustive pour creuser le secteur !

Amyris (NASDAQ : AMRS)

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Si je commence par Amyris, c’est parce que l’entreprise travaille dans un segment qui est simple à comprendre pour tout un chacun, car il se rapproche de l’industrie chimique traditionnelle.

Amyris a été fondée en 2003, notamment grâce à une subvention de la Fondation Bill & Melinda Gates, pour créer une molécule contre le paludisme. Depuis, l’entreprise cotée en bourse depuis 2010 s’est spécialisée dans la production de divers composés pour la chimie de spécialité et de performance.

Ces composés sont utilisés comme ingrédients de base dans un tas de produits finis et d’autres procédés industriels : adhésifs, produits de nettoyage, produits chimiques de construction, parfums, peintures, polymères automobiles, textiles synthétiques, etc. Bref, tout ce qui fait notre quotidien moderne.

Le business de l’entreprise tourne principalement autour des produits de beauté, car c’est là qu’Amyris a réalisé son premier vrai succès : le squalène de synthèse. Il faut savoir qu’historiquement, cette molécule utilisée comme hydratant pour la peau est extraite de foies de requins. La demande étant grandissante et pour épargner les requins décimés par l’industrie, Amyris a découvert un moyen de produire du squalène grâce à la biologie synthétique.

Amyris a « simplement » modifié génétiquement une levure se nourrissant de canne à sucre pour qu’elle produise du squalène. Le tout coûtant moins cher que la méthode à base de foies de requins, et sans avoir à tuer ces derniers !

Revenus & bénéfices/pertes d'Amyris sur 5 ans

À ce jour, Amyris a créé et commercialisé 13 ingrédients durables qui sont utilisés par des centaines de millions de personnes, dans des produits fabriqués par plus de 3 000 grandes marques mondiales. Des entreprises comme Givaudan, L’Oréal ou encore Estée Lauder font partie des clients d’Amyris. Malgré cela, l’entreprise reste largement déficitaire.

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Ginkgo Bioworks (NYSE : DNA)

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Voici la plus « hot » des entreprises de la sélection ! Ginkgo Bioworks est en effet la première licorne américaine du secteur de la biologie synthétique.

Ginkgo Bioworks est entrée en bourse en septembre 2021 par l’entremise d’une fusion avec un SPAC, Soaring Eagle Acquisition, son ticker devenant « DNA ». Ça ne s’invente pas ! Je vous en parlais d’ailleurs il y a quelque temps au travers d’un article du dimanche, car l’entreprise avait été analysée par ARK Invest.

Ginkgo Bioworks est spécialisée dans l’utilisation du génie génétique pour produire des bactéries avec des applications industrielles, pour le compte de clients venant de divers secteurs. Si je voulais simplifier en faisant une analogie parlante, je dirais que Ginkgo Bioworks essaie de devenir l’Amazon AWS de la biologie synthétique. Vous allez comprendre pourquoi.

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Le modèle économique de Ginkgo Bioworks tourne autour de 3 axes :

  1. R&D : en cherchant à identifier une molécule, un processus ou une souche ayant une valeur commerciale.
  2. Ingénierie : en reprogrammant un organisme pour l’adapter aux découvertes générées par l’étape 1.
  3. Fabrication : en optimisant et en augmentant l’échelle industrielle de l’organisme modifié à l’étape 2.

C’est un modèle relativement simple et particulièrement agile, en ce sens qu’il peut être décliné dans bien des variantes et selon les besoins des clients.

Cependant, Ginkgo Bioworks a décidé de véritablement mettre l’accent sur les étapes 1 & 2, laissant le soin à ses clients de s’occuper de l’étape 3. Une façon intelligente de se décharger de la fabrication industrielle, gloutonne en ressources et plus risquée/compliquée.

Cours de Ginkgo Bioworks (DNA) depuis son IPO en septembre 2021

L’entreprise possède un savoir-faire scientifique et technologique assez avancé, notamment par l’utilisation de techniques d’évolution artificielle, le tout à grand renfort d’automatisation.

Ginkgo Bioworks propose également une grande bibliothèque de séquences d’ADN et autres éléments utilisés en biologie synthétique. N’importe quel client peut venir piocher dans cette bibliothèque moyennement paiement, bien entendu…

Grâce à son expertise, Ginkgo propose des frais de développement et d’ingénierie très compétitifs pour sa clientèle, un peu comme une entreprise de conseil en ingénierie classique.

Revenus & bénéfices/pertes de Ginkgo Bioworks sur 2 ans

C’est ici que je reviens avec l’analogie d’Amazon AWS. Grâce à son savoir-faire et ses coûts compétitifs, une entreprise qui désire se développer dans la biologie synthétique aura dès lors plus intérêt à externaliser ses étapes de R&D et d’ingénierie chez Ginkgo Bioworks, plutôt que de tout réaliser en interne en partant de 0.

C’est la même raison qui pousse tant d’entreprises à utiliser les solutions cloud d’Amazon AWS, au lieu de développer une plateforme cloud en interne.

Notons le manque de visibilité financière (2 ans), ainsi que la valorisation assez tendue de l’entreprise. En effet, Ginkgo Bioworks est valorisée à près de 7 milliards de dollars, pour un peu plus de 76 millions de revenus annuels et un déficit accumulé d’environ 468 millions de dollars.

Nous sommes clairement devant une entreprise de croissance gourmande en cash !

Twist Biosciences (NASDAQ : TWST)

Twist Biosciences logo

Twist Biosciences est l’entreprise de biologie synthétique que je possède personnellement. C’est un acteur de premier plan dans l’industrie de la biologie synthétique, introduit en bourse fin 2018.

Son modèle économique est basé sur sa plateforme propriétaire de synthèse d’ADN. Au vu de ce que tout ce qui a été dit plus haut, vous aurez sans doute compris que l’ADN sera un élément de base pour bon nombre d’entreprises et de projets. En simplifiant : sans ADN, pas de biologie synthétique.

C’est un peu comme si vous vouliez vous lancer dans la poterie, sans avoir un fournisseur d’argile pour travailler. Ici, l’argile, c’est l’ADN. Et le fournisseur d’argile… Twist ! Twist Biosciences offre donc de la fabrication d’ADN en tant que service (DNA as a Service, pour faire un parallèle avec l’industrie logicielle).

Cours de Twist Biosciences (TWST) sur 3 ans

L’entreprise travaille principalement à industrialiser l’ingénierie biologique. Sa plateforme, une vraie usine à ADN, lui permet d’imprimer de l’ADN synthétique à haute densité sur des tranches de silicium : un million de bouts d’ADN en une seule fois.

C’est ce qui permet à Twist Biosciences de diminuer le coût de revient de la production des lettres lors de la synthèse.

Puce de synthèse d'ADN de Twist Biosciences
Voici une puce de synthèse d'ADN développée par Twist Biosciences. Crédits : Josh Valcarcel/WIRED

En comparaison d’un coût de synthèse moyen actuel de 0,1-0,2 $ par lettre, Twist Biosciences arrive à descendre à… 0,02 $ par lettre ! De quoi diminuer les coûts et augmenter les volumes. Haut débit, volume élevé, à faible coût : un avantage concurrentiel  en devenir ?

L’entreprise possède de nombreuses activités et compte aussi jouer un rôle majeur dans le stockage de données sur l’ADN. Parmi les plus de 2000 clients de Twist Biosciences, son plus important est justement Ginkgo Bioworks dont je vous parlais plus haut.

Revenus & bénéfices/pertes de Twist Biosciences sur 5 ans

Un de ses gros investissements récents concerne la construction d’une nouvelle usine du futur près de Portland. Cette usine devrait considérablement augmenter son débit de synthèse d’ADN et permettre de créer des opportunités verticales supplémentaires, notamment dans le stockage de données grâce à l’ADN dont nous parlions plus haut.

Notez que l’entreprise présentera ses résultats financiers du premier trimestre 2022 ce vendredi 4 février 2022.

Nous sommes Intel et Ginkgo est Microsoft.

Emily Leproust, CEO de Twist Biosciences Tweet

J’ai choisi d’investir spécifiquement dans Twist Biosciences, car l’entreprise est vraiment à la base de la chaîne de valeur de la biologie synthétique.

C’est réellement l’équivalent d’un fabricant de puces, pour faire l’analogie avec les semi-conducteurs. Elle pourrait donc profiter pleinement de la croissance du secteur, et surtout de la hausse de la demande en ADN de synthèse.

Néanmoins, notez bien que l’entreprise est encore jeune et assez petite, en mode startup qui injecte énormément d’argent dans sa croissance. La taille de la position dans mon portefeuille est ainsi adaptée en conséquence.

Quid des ETF ?

Il n’existe malheureusement pas d’ETF permettant une exposition thématique directe sur la biologie synthétique. Néanmoins, les ETF biotechnologiques généralistes permettront une exposition indirecte. Notez que ces ETF sont très risqués et volatiles !

L’ETF iShares Nasdaq US Biotechnology UCITS (IE00BYXG2H39) est un bon choix vu la grande place des USA dans la biologie synthétique. Il est qui plus est sans frais de courtage sur DEGIRO.

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Attention, investir comporte des risques de perte.

Conclusion

La biologie synthétique est une industrie naissante qui, depuis la biotechnologie, devrait s’étendre à bon nombre d’autres secteurs d’applications, au fil des ans et de la création d’opportunités économiques.

Le marché de la biologie synthétique devrait d’ailleurs énormément bénéficier de la chute des coûts de séquençage et de synthèse de l’ADN.

ADN synthétique

Elle reste cependant encore assez méconnue sur la scène industrielle et économique : nous sommes clairement dans une situation précoce de développement (early stage), donc à haut risque… Et potentiellement hautes plus-values.

Comme de nombreuses technologies innovantes, le potentiel disrupteur de la biologie synthétique ne pourra être pleinement perçu que sur un horizon d’investissement de long terme.

Un futur que certains esprits éclairés appellent déjà « le siècle de la biologie »…

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