Introduction à la biotechnologie / Quiz

Nous vous proposons de travailler sur les questions suivantes afin de vous aider à assimiler les informations des différents CM faits en présentiels ou disponibles sur MOODLE. L’idée sera de lire et/ou réviser votre cours puis de répondre aux questions juste après, dans un premier temps sans notes puis dans un deuxième temps en vous appuyant sur vos notes.

TD Quiz BTG 2020

CM1. Introduction à la biotechnologie

1. Qu’est-ce que la biotechnologie ?

1. Décrire les différentes catégories de biotechnologies, codées par couleur, selon leur domaine d’application / leurs spécificités en citant un exemple concret à chaque fois

1. Qu’est-ce que la biotransformation et quels sont les intérêts majeurs ? Citez un exemple

CM2. Procédés de fermentation

1. Décrire les étapes clés dans un procédé de fermentation (en amont et en aval)

1. Définir un métabolite primaire et secondaire, leur lien, et donner un exemple pour chacun

Décrire en détail le graphique présenté ci-dessous (croissance + production de métabolite). Qu’est-ce que c’est comme type de métabolite ?

[pic 1]

1. Quelles sont les caractéristiques des milieux de culture et/ou des conditions de culture à appliquer pour la production d’un métabolite d’intérêt ?

1. Comment peut-on privilégier la production d’un métabolite ? Donner quelques exemples concrets.

1. Décrire et comparer les cultures batch, fed-batch, continue, continue avec recyclage. Expliquer à chaque fois l’impact de ce type de culture sur V, X, S, P, débits (alimentation et soutirage). Quelles productions sont bien adaptées dans chaque cas ? Préciser les avantages et/ou inconvénients ?

Décrire le graphique suivant. Expliquer quel type de culture est employé pour la production de DHA (acide docosahexaénoïque) par Schizochytrium sp. et justifier votre réponse.

[pic 2]

[pic 3]

Fig. 3 Time course of *DHA production by Schizochytrium sp.  * Docosahexaenoic acid (DHA) is an omega-3 fatty acid

1. A l’aide du graphique ci-dessous, expliquer qu’est-ce que la productivité volumique horaire maximale et  la productivité volumique horaire globale et les différences majeures ? Calculez chaque et commentez le résultat. Quel temps de fermentation permettra la meilleure productivité ?

[pic 4]

CM3. Sélection et amélioration de souches ou de production de métabolite

1. Quelles sont les propriétés recherchées lors de la sélection d’une souche d’intérêt pour une application en biotechnologie ? Dans le cas de la production de bioéthanol à partir de ressources renouvelables (i.e. mélasse, amidon, paille,…) par une levure, quels critères seront importants à prendre en compte ?

1. Détailler les méthodes couramment employées pour la sélection et l’amélioration de souches et/ou la production de métabolites. Détailler des exemples quand possibles

CM4. Fermentation en milieu solide (FMS)

1. Comment fonctionne la fermentation en milieu solide ? Citer quelques exemples

1. Quels micro-organismes sont particulièrement d’intérêt pour une FMS et pourquoi ? Justifiez

1. Quelles régulations sont importantes à prendre en compte et pourquoi lors d’une FMS ?

1. Expliquer pourquoi la production d’enzymes par Aspergillus niger est meilleure par FMS qu’en culture liquide (voir le Tableau dans le cours)

CM5. Systèmes immobilisés (ce cours ne sera pas évalué à la fin du semestre)

1. Expliquer le principe des systèmes immobilisés en insistant sur les avantages (cellules ou enzymes) ?

CM6. Biotechnologies rouges

1. En utilisant la mutagénèse dirigée, vous voulez augmenter la production d’un métabolite secondaire, ici un antibiotique « A », expliquer les différentes cibles d’intérêt vu en cours ?

[pic 5]

1. Quels micro-organismes sont largement exploités pour la production d’antibiotiques ?

1. Décrire les techniques mises en œuvres pour rechercher de nouveaux antibiotiques

1. La production de pénicilline peut se réaliser dans un milieu de culture riche en mélasse, de sirop de résidus céréaliers, d’acide phénylacétique et d’huiles végétales. Le champignon se développe rapidement à 25°C et avec un pH ~6 ; la croissance s’arrête entre 24 à 36h de fermentation. Quelle espèce intervient dans sa production ? A quel moment démarre la production de pénicilline ? Pourquoi ? A votre avis, de quel type de métabolite s’agit-il ? Quel type de culture est typiquement employé ? Expliquer cette production par le graphique suivant :

[pic 6]

CM7. Biotechnologies blanches

1. Expliquer le contexte général des biotechnologies blanches. Quelles ressources renouvelables sont d’intérêt et pourquoi ? Citer quelques exemples concrets en indiquant, si possible, quel micro-organisme est impliqué.  

1. Quelles stratégies sont employées pour la production efficace d’acides aminés chez les bactéries ? Quelles bactéries sont les plus exploitées à l’échelle industrielle ?

CM8. Fermentations traditionnelles

1. Quels sont les rôles fonctionnels d’une fermentation dans le cas des produits fermentés ?

1. Expliquer les différentes fermentations (en indiquant les réactions et les micro-organismes capables de les faire) qui interviennent lors de la production de vin rouge, de vin blanc et de champagne. Quelles sont les différences majeures entre la vinification pour produire un vin rouge versus un vin blanc ? Quels leviers existent pour maîtriser et suivre le déroulement de la fermentation ?

1. Comment peut-on utiliser le génie enzymatique, génétique ou microbiologique dans le cas de la vinification ?

CMs de Monsieur BURGAUD

1. En se basant sur les résultats d’une étude s’intéressant aux capacités de dégradation de polymères complexes par le champignon Aspergillus niger, en fermentations liquide et solide, indiquer pourquoi les champignons sont principalement impliqués dans la dégradation du compost en bioremédiation.

[pic 7]

Tableau : Comparaison de la production d'enzymes issues d'une culture d'Aspergillus niger par fermentation en milieu liquide et en milieu solide

1. Lors d’une étude visant à identifier de nouveaux micro-organismes capables de dégrader des pesticides en milieux naturels, 2 bactéries (Pseudomonas sp. ADP et Nocardioides sp. C190) ont été caractérisés comme capables indépendamment de dégrader l’atrazine en conditions de laboratoire. Ces 2 bactéries cultivées en milieu de culture enrichi en substrats carbonés ont montré de très bonnes capacités de minéralisation de l’atrazine avec des valeurs de minéralisation de 40% pour chaque bactérie. Dans une logique de bio-remédiation de sites contaminés, une étude de dégradation in situ au niveau d’un sol brut artificiellement contaminé en atrazine (Figure A) et d’un sol brut artificiellement contaminé et enrichi en substrats carbonés (Figure B).

[pic 8]

[pic 9]

1. Définissez le terme « Minéralisation »
2. Analysez et discuter cette figure en caractérisant Pseudomonas sp. ADP et Nocardioides sp. C190 du point de vue de leurs capacités de bio-remédiation ?

1. Dans le domaine de la biotechnologie bleue, les polysaccharides d’organismes marins peuvent présenter des activités biologiques intéressantes (antimicrobiens, anticancéreux, anti-inflammatoires, anti-oxydants…). Les polysaccharides de champignons sont connus pour avoir des propriétés anti-oxydantes via des capacités à éliminer des radicaux hydroxyles. Dans l’étude suivante, des polysaccharides du champignon marin Phoma herbarum sont analysés pour leurs propriétés anti-oxydantes. Les polysaccharides bruts (YCP) et les polysaccharides ayant subi une sulfatation (YCP-S) sont étudiés. En vous basant sur la figure suivante, indiquez (i) à quoi sert l’acide ascorbique, (ii) quels polysaccharides montrent les activités les plus intéressantes, (iii) quelle enzyme permet de rajouter des groupements sulfate à diverses molécules, et (iv) citez d’autres exemples de sulfatation de molécules marines ?

[pic 10]

...