La biologie synthétique conçoit et construit de nouveaux composants et systèmes biologiques. Elle considère l'ADN comme un langage de programmation et les cellules comme des châssis programmables. Au lieu d'étudier l'existant, elle crée ce qui n'existe pas. Ce domaine combine biologie moléculaire, ingénierie, informatique et chimie. Il est ambitieux, controversé et en pleine expansion.

Ces travaux font appel à plusieurs approches. Des fragments d'ADN standardisés, appelés BioBricks, peuvent être assemblés en circuits génétiques. La synthèse de gènes permet la construction de gènes et de génomes de novo. L'ingénierie métabolique redirige le métabolisme cellulaire pour produire de nouveaux composés. L'édition et la synthèse du génome permettent de créer des organismes dotés de génomes minimaux ou remaniés. L'objectif est d'obtenir prévisibilité et contrôle.

La biologie synthétique a permis de réaliser des prouesses. Des levures génétiquement modifiées produisent de l'acide artémisinique, précurseur d'un médicament antipaludique. Des bactéries génétiquement modifiées produisent des biocarburants et des bioplastiques. Des cellules génétiquement modifiées détectent les polluants environnementaux et les signalent par fluorescence. Les circuits génétiques synthétiques sont utilisés en recherche pour étudier la régulation des gènes et en médecine pour programmer les cellules immunitaires.

Ce domaine suscite des inquiétudes. Des organismes génétiquement modifiés pourraient s'échapper et perturber les écosystèmes. Des agents pathogènes synthétiques pourraient être utilisés comme armes. La frontière entre ingénierie et création de la vie est floue. La réglementation est encore en développement. La biologie synthétique est puissante, et ses conséquences dépendront de la manière dont elle sera encadrée.