Frances Arnold : “Des pans entiers de la science vont mourir sur pied”

Lorsque nous nous retrouvons pour déjeuner au bistrot du musée du prix Nobel de Stockholm, la première chose que nous faisons, Frances Arnold et moi, est de vérifier le nom qui se trouve sous nos chaises. Mon invitée retourne la sienne et s’exclame : “Oh, j’ai Jim Allison de 2018 !”

C’est une belle coïncidence. En décembre de cette année-là, Frances Arnold était assise aux côtés de Jim Allison dans la somptueuse salle de concert de la capitale suédoise, où ils attendaient de recevoir leur prix Nobel. Jim Allison a remporté le prix de médecine, Frances Arnold celui de chimie – elle est l’une des rares femmes à avoir reçu ce prix, sur les traces de Marie Curie.

Prix Nobel au Danemark, coupes budgétaires aux États-Unis

Les lauréats du Nobel ont pour tradition de laisser leur autographe sur les meubles du restaurant où nous occupons maintenant une salle tranquille. Frances Arnold et moi envisageons brièvement de fouiller les lieux pour trouver le sien, mais nous concluons que les autres clients risquent de ne pas partager notre enthousiasme pour cette chasse au trésor.

Nous nous installons plutôt pour ce que nous espérons être un déjeuner réparateur après le banquet de quatre heures et les autres festivités de la veille en l’honneur des derniers lauréats du prix Nobel.

“C’est génial. J’adore être dans un pays qui célèbre la science, dit-elle en riant. Comment ne pas apprécier ?”

Le contraste implicite avec son pays natal, les États-Unis, n’a pas besoin d’être souligné. L’administration du président Donald Trump a réduit drastiquement le financement des instituts de recherche et annulé son soutien aux domaines qui lui déplaisent, comme les vaccins, le changement climatique et la diversité. De nombreux scientifiques craignent que cette stratégie ne brise un modèle qui a stimulé l’innovation et l’économie depuis la Seconde guerre mondiale, bien que le Congrès vienne d’atténuer le choc financier [en rejetant certaines des coupes proposées, ndt].

Frances Arnold n’est pas surprise par la volonté de la Maison-Blanche de réduire les coûts ni par l’impulsion idéologique, dit-elle, mais elle est choquée par leur ampleur et leur portée : “je savais que ce serait grave, mais je n’avais aucune idée du niveau que cela pourrait atteindre”.

“Deux femmes qui auraient fait carrière aux États-Unis dans le passé ont déclaré qu’elles préféraient être en Europe, et je ne leur en veux pas.”

La magie du banquet s’est estompée dans une journée pluvieuse du plein hiver nordique. Mon invitée et moi tombons d’accord pour dire qu’un plat réconfortant s’impose. Elle est ravie de voir une soupe de céleri-rave au menu et choisit comme plat principal le saumon mariné accompagné de légumes et de cresson. Je choisis également la soupe, suivie d’un pain de viande de cerf avec une sauce au genièvre, de la gelée de cassis et des cornichons.

Nous nous attardons sur les craintes de Frances Arnold, qui redoute que ce qui se passe dans le domaine scientifique aux États-Unis n’entraîne une “destruction définitive”. Elle dit avoir perdu deux excellents membres de son équipe au California Institute of Technology (Caltech). “Deux femmes qui auraient fait carrière aux États-Unis dans le passé ont déclaré qu’elles préféraient être en Europe, et je ne leur en veux pas.”

C’est d’autant plus déconcertant pour elle qu’il y a un peu plus d’un an, elle était coprésidente du conseil scientifique consultatif de l’ancien président Joe Biden. Elle raconte avec une pointe de regret qu’elle y a appris que “la science est [un domaine] facile par rapport aux humains”, qui doivent constamment trouver un équilibre entre les propositions techniques et divers intérêts politiques. “Nous faisions des recommandations, mais elles n’étaient pas toujours suivies, ajoute-t-elle. Je pense tout de même qu’elles étaient prises en considération.”

En revanche, elle estime que l’administration actuelle ne s’intéresse qu’à un “éventail de sujets restreint”, notamment l’IA, la physique quantique et certains domaines de la biotechnologie. “Des pans entiers de la science vont tout simplement mourir sur pied.”

Inventer des enzymes grâce aux LLM

Selon elle, la science est plus multidisciplinaire que jamais. C’est une idée qui est au cœur de sa carrière. Elle a remporté son prix Nobel pour avoir associé divers aspects de la chimie, de la biologie et de l’ingénierie afin, comme elle le dit, d’inventer “une toute nouvelle façon de fabriquer les matériaux et les produits chimiques nécessaires dans notre vie quotidienne”. Le secret était d’exploiter le pouvoir des enzymes, qui catalysent les réactions chimiques vitales pour les cellules vivantes, à des fins industrielles. Ces techniques sont désormais utilisées pour fabriquer plus efficacement des produits allant des plastiques aux composés pharmaceutiques, en éliminant dans certains cas l’utilisation de polluants tels que les métaux lourds.

Le comité Nobel a salué une innovation qui jetait les bases d’une “révolution dans le domaine de la chimie”. À en juger par ses commentaires publics sur l’IA pour stimuler l’invention de nouveaux biomatériaux, Frances Arnold pense apparemment être capable d’aboutir à une autre transformation tout aussi radicale dans ce domaine.

“J’aime forcer le trait pour faire réfléchir les gens, admet-elle tandis que nous dégustons avec gratitude la soupe chaude et le pain au levain qui l’accompagne. Mais ce n’est pas tout à fait un rêve insensé.”

“Elle a remporté son prix Nobel pour avoir associé divers aspects de la chimie, de la biologie et de l’ingénierie afin, comme elle le dit, d’inventer “une toute nouvelle façon de fabriquer les matériaux et les produits chimiques nécessaires dans notre vie quotidienne”

Frances Arnold fait partie d’un mouvement scientifique en pleine expansion qui cherche à associer l’évolution à l’IA. Son travail consiste à rechercher des modèles dans les informations biologiques afin de faire des prédictions sur la manière de concevoir de nouvelles molécules utiles à partir d’enzymes bien connues telles que les protéases, qui décomposent les protéines. Elle fait le parallèle avec la manière dont les grands modèles linguistiques composent des textes à partir d’une base de données littéraire.

“Nous constatons que [ce principe] vaut également pour le langage de la vie, dit-elle. On peut composer un nouvel ADN, comme on peut composer un nouveau récit dans tel ou tel style. Je peux composer une enzyme dans le style d’une protéase, mais qui a d’autres propriétés que la nature n’aurait pas mises à ma disposition. J’adore ça !”

Frances Arnold explique que fabriquer un kilogramme de médicament crée plusieurs fois cette masse en déchets. Les enzymes peuvent raccourcir les synthèses multi-étapes, réduisant ainsi la quantité de déchets générés. Son groupe a terminé l’année dernière un projet financé par la fondation Gates, à but non lucratif, qui vise à simplifier et à réduire le coût de fabrication des médicaments pour des maladies comme la tuberculose. “C’est en train d’arriver !” s’exclame-t-elle.

Risques et limites de l’IA

L’enthousiasme avec lequel elle en parle n’empêche pas Frances Arnold d’avoir une conscience aiguë du côté obscur de la bio-ingénierie assistée par IA. En 2024, elle a signé avec des dizaines d’autres scientifiques un accord par lequel ils s’engageaient à réduire les risques que ces technologies puissent être “utilisées à mauvais escient, intentionnellement ou non, pour causer du tort”. Ils ont fait valoir que cet engagement devait être tenu en contrôlant l’accès aux équipements nécessaires, plutôt qu’en restreignant l’utilisation de l’IA. Le risque a été mis en évidence en octobre lorsque des chercheurs ont signalé et corrigé une “vulnérabilité frappante” dans un logiciel qui protège l’accès au matériel génétique utilisé pour fabriquer des protéines mortelles.

“À l’heure actuelle, peut-être 99 % des prédictions de l’IA sont inutiles… Mais il suffit d’en trouver une qui soit bonne, et vous avez votre médicament”

Se pose également la question de savoir si la quantité d’inepties générées par les prédictions de l’IA limite son utilité. Le processus donne effectivement naissance à des idées de molécules qui ne peuvent pas être fabriquées ou qui ne sont pas fonctionnelles, répond mon invitée. Mais dans l’ensemble, les méthodes s’améliorent constamment, tout comme notre compréhension du fonctionnement des cellules vivantes. “À l’heure actuelle, peut-être 99 % des prédictions de l’IA sont inutiles… Mais il suffit d’en trouver une qui soit bonne, et vous avez votre médicament.”

Frances Arnold observe le développement de l’IA de l’intérieur et de l’extérieur. Elle siège au conseil d’administration d’Alphabet, la société mère de Google. Je lui demande ce qu’elle pense de la contradiction au cœur des grandes entreprises de la tech, qui veulent être perçues comme éthiques et progressistes, mais qui s’efforcent en même temps de maximiser leurs profits et de dominer les marchés. Elle refuse d’emblée de s’étendre sur le sujet. “Non, dit-elle. Mon rôle n’est pas de mener ce débat… En tant que membre du conseil d’administration, j’ai une responsabilité financière envers l’entreprise.”

“Flower power” et énergie solaire

Frances Arnold a parcouru bien du chemin depuis son enfance à Pittsburgh, en Pennsylvanie, où elle a grandi “une époque très intéressante, dans un endroit très intéressant”. Elle avait 14 ans en 1970, alors que l’industrie sidérurgique était sur le déclin, que la guerre du Vietnam faisait rage et que les jeunes se rebellaient contre les idées de leurs parents.

“Je voulais savoir à quoi ressemblait le monde en dehors de mon petit cercle familial et de Pittsburgh, explique-t-elle. Alors j’ai fait des choses folles.”

Elle a fait du stop pour participer à des manifestations contre la guerre à Washington, puis elle a menti sur son âge afin de pouvoir être embauchée comme serveuse dans un bar à cocktails. À 18 ans, elle a commencé à travailler comme chauffeuse de taxi, dissimulant ses cheveux sous un chapeau pour éviter l’hostilité des passagers désapprouvant qu’une femme soit au volant. “Je payais mon propre loyer, j’avais mon propre appartement, je travaillais dans la musique, se souvient-elle. C’était dur, ce n’est pas facile quand on est si jeune. Mais ensuite, je suis allée à l’université et j’avais toujours cet esprit rebelle.”

Frances Arnold a fait des études d’ingénieur à Princeton, où son père, physicien expérimental, avait obtenu son doctorat. Elle reconnaît qu’il a probablement “glissé un mot en sa faveur”, tout en soulignant qu’elle avait eu d’excellents résultats au SAT [Scholastic Assessment Test, examen requis outre-Atlantique pour entrer en première année d’études supérieures, ndt] et que son parcours était convaincant. “L’autre chose, c’est qu’on était en 1973 et il n’y avait pas de femmes dans les métiers d’ingénieur, ajoute-t-elle. Ils ont dit : ‘eh bien, elle paraît avoir tout ce qu’il faut pour réussir. Voyons si elle en est capable’.”

“En 1973, Princeton était un endroit où l’on pouvait “obtenir un diplôme d’ingénieur sans connaître grand-chose à l’ingénierie mais j’ai reçu une excellente formation”

À l’époque, Princeton était un endroit où l’on pouvait “obtenir un diplôme d’ingénieur sans connaître grand-chose à l’ingénierie”, explique-t-elle. “Il s’agissait avant tout de mathématiques appliquées. J’ai donc obtenu un diplôme d’ingénieur un peu facile, mais j’ai reçu une excellente formation.”

En 1979, après avoir voyagé en Amérique latine, elle a accepté un poste dans un nouveau laboratoire national appelé Solar Energy Research Institute (Institut de recherche sur l’énergie solaire) dans le Colorado. C’était un moment décisif, où les États-Unis ont brièvement paru prêts à adopter les énergies renouvelables en réponse aux craintes liées au changement climatique et aux limites des réserves de pétrole. Le président Jimmy Carter a même installé des panneaux solaires sur la Maison-Blanche, qu’a retirés son successeur, Ronald Reagan.

Frances Arnold dit avoir “adhéré” à l’objectif de Jimmy Carter d’atteindre en 2000 une production de 20 % de l’énergie à partir de sources renouvelables, mais elle note que “les technologies étaient calamiteuses”. La “route était longue” entre ce qu’ils envisageaient et ce qu’ils étaient réellement capables de faire. La Chine a ensuite pris le relais et domine aujourd’hui le marché des technologies solaires. “En n’investissant pas dans ces projets à long terme, on a été perdants, ajoute-t-elle. Alors oui, nous avons manqué une occasion, mais avons-nous saisi d’autres opportunités ? Oui, indubitablement.”

Vers une chimie plus écologique

Frances Arnold s’est lancée dans le génie chimique à une époque où les industries de semi-conducteurs et de la biotechnologie commençaient à décoller. Pendant ses études supérieures à Berkeley, elle a eu la chance, dit-elle, d’avoir pour professeurs des personnalités telles que le biologiste de l’évolution Allan Wilson et le biochimiste Dan Koshland.

Son idée était que la nature avait déjà accompli une large part du gros travail consistant à rendre les processus efficaces en termes de ressources et reproductibles. Caltech, qu’elle a rejoint en 1986, s’est avéré être l’endroit idéal pour développer ces idées. La taille assez modeste de la faculté en faisait “un environnement parfait à l’époque pour mener des travaux hautement interdisciplinaires”.

“L’environnement offrait les outils, les fonds et l’ambition exaltée nécessaires pour se consacrer à ce qui comptait vraiment, à ce qui changerait la façon de faire de la science.”

“Caltech offrait les outils, les fonds et l’ambition exaltée nécessaires pour se consacrer à ce qui comptait vraiment, à ce qui changerait la façon de faire de la science”

Nous avons mangé nos plats rapidement. Frances Arnold, qui adore le poisson, dit avoir apprécié son gravlax. Mon pain de viande de cerf était plus fin que prévu. Frances Arnold décline le dessert, préférant un thé vert. Je me persuade qu’il serait grossier de refuser une portion de “glace Nobel” garnie de cassis, et j’ajoute un double expresso.

Depuis qu’elle a reçu le prix Nobel, Frances Arnold s’est attachée à rendre la chimie plus écologique grâce à des techniques telles que la production de phéromones d’insectes pour lutter contre les parasites de l’agriculture. Ces recherches sont à la base de l’une des trois entreprises qu’elle a cofondées. Au milieu des années 2010, son équipe a fait sensation en utilisant des enzymes pour lier le carbone, élément fondamental de la vie, et le silicium, son homologue dans l’informatique. C’était la première fois que cette combinaison, basée sur une protéine provenant d’une bactérie qui se développe dans les sources chaudes d’Islande, était réalisée biologiquement. Elle suggérait de nouvelles pistes pour fabriquer à moindre moins coût et de façon plus propre des composés carbone-silicium pour des produits allant des peintures aux semi-conducteurs.

“Je pense que cette découverte a ouvert l’esprit des gens : l’évolution ne s’est pas arrêtée et une chimie entièrement nouvelle est en train de se créer en permanence, dit-elle. Pas seulement du fait de Frances Arnold, mais dans tout le monde de la biologie, qui bénéficie de nouvelles opportunités.”

Dans un bel exemple de symétrie chimique, Frances Arnold et ses collègues ont annoncé en 2024 avoir mis au point une enzyme capable de rompre les liaisons carbone-silicium artificielles. Cette avancée ouvre la voie à la dégradation des siloxanes polluants, composés synthétiques présents dans de nombreux produits de consommation, des cosmétiques aux ustensiles de cuisine. “Si vous créez des liaisons carbone-silicium, vous devriez pouvoir les rompre”, raisonne Frances Arnold, soulignant que les enzymes pourraient aider à lutter contre d’autres problèmes environnementaux persistants, tels que les substances chimiques dites “éternelles”.

“La chimie a, dans l’ensemble, été bénéfique – du moins pour les êtres humains, sinon pour la planète”

“La chimie a, dans l’ensemble, été bénéfique – du moins pour les êtres humains, sinon pour la planète”, déclare Frances Arnold, mais elle ajoute qu’il y a un inconvénient évident à fabriquer en grande quantité des substances chimiques qui n’ont jamais existé dans la nature.

Elle explique avoir pris conscience de cet impact au début des années 2000. Pendant un an, elle est partie faire le tour du monde avec son mari et ses trois fils, notamment à Madagascar et en Afrique du Sud. “Je me suis rendu compte que beaucoup de ces endroits où j’étais allée dans les années 1970 et 1980 étaient déjà menacés, raconte-t-elle. La nature sauvage que j’avais explorée il y a cinquante ans était beaucoup moins sauvage. Et la chimie est pour beaucoup dans ce phénomène.”

Carrière d’une optimiste

Frances Arnold est l’une des huit seules femmes à avoir remporté le prix Nobel de chimie depuis sa création en 1901, quoique la moitié d’entre elles l’aient obtenu au cours des huit dernières années. Je mentionne le spectacle saisissant qu’a offert la veille la scène de la remise des prix avec Mary Brunkow, co-lauréate du prix de médecine, comme seule femme, entourée de six lauréats masculins.

“Au moins, il y en avait une !” s’exclame mon invitée, avant de relever que davantage de femmes issues des jeunes générations vont arriver. “Je veux vivre assez longtemps pour voir un raz-de-marée avec neuf femmes et un seul homme”, dit-elle.

Nous abordons un moment plus difficile dans la carrière de Frances Arnold. En 2020, elle a rétracté un article publié l’année précédente dans la revue ‘Science’, car les résultats n’étaient pas reproductibles et les données de laboratoire manquaient. Elle soulignait que l’admettre était “douloureux” mais “important”, ajoutant qu’elle était “assez occupée” au moment de la soumission et qu’elle n’avait pas bien fait son travail.

Si sa transparence lui a valu des éloges, elle a également fait d’elle la cible de critiques. “Ce devrait être facile, il devrait être facile de dire : ‘oups, on n’a pas pu le reproduire’, dit-elle. Cela ne devrait pas vous valoir d’être attaqué en ligne ou de voir votre université recevoir des courriers de haine… ‘Elle ne mérite pas le prix Nobel’, et tout le reste.”

“Je suis évolutionniste : la vie continuera, sous une forme ou une autre”

Frances Arnold constate qu’elle a pu supporter ces critiques grâce à sa réputation et à ses antécédents, mais que des chercheurs moins expérimentés n’en seraient pas forcément capables. “Imaginez que vous soyez un jeune scientifique et que vous agissiez ainsi, vous mettez votre tête sur le billot, dit-elle. Le public n’est pas tendre.”

Il est presque l’heure de sortir dans le crépuscule de l’après-midi, armés de pièces en chocolat à l’effigie d’Alfred Nobel. Je demande à mon invitée, qui fête ses 70 ans cette année, quel héritage elle aimerait laisser. Elle répond qu’elle en a déjà un grâce à ses centaines d’anciens étudiants, dont beaucoup reviendront à Caltech pour une fête.

À l’échelle mondiale, elle fait preuve d’un optimisme pragmatique. “Je suis évolutionniste : la vie continuera, sous une forme ou une autre”, dit-elle, en guise d’épilogue peut-être plus inquiétant qu’elle n’en avait l’intention.

Nos progrès technologiques sont impressionnants, mais ils doivent être soutenus par des réglementations comme les taxes sur le carbone, dit-elle. Elles donneraient de l’élan au type de chimie qu’elle préconise, à la fois bénéfique pour la vie et rentable.

“Il existe de nombreux exemples de réussite où l’on peut gagner de l’argent tout en faisant ce qui est bien, ajoute Frances Arnold. La zone où les deux se croisent n’est pas large, mais c’est là que se trouve mon point fort. Associez le pratique à l’utile, et les gens s’en serviront.”

Michael Peel, FT

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