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1) Les biotechnologies : définition et perspective historique
Les biotechnologies regroupent l’ensemble des méthodes et des techniques qui utilisent comme outils des organismes vivants ou des parties de ceux-ci (des gènes, des enzymes …) pour développer des savoirs, des biens ou des services utiles aux Hommes.
Les biotechnologies contemporaines (début 19e siècle)
La microbiologie moléculaire
La microbiologie biopharmaceutique
La microbiologie industrielle
La microbiologie clinique
La microbiologie agroalimentaire
La microbiologie environnementale
Les viroïdes
Un virus est un agent infectieux nécessitant un HÔTE, souvent une cellule, dont il utilise le MÉTABOLISME et ses constituants pour se REPRODUIRE, pour produire leur énergie et pour synthétiser leurs protéines. Les virus peuvent parasiter tous les types d’organismes.
Aucun médicament ne peut contrer un virus, puisque ce traitement affecterait également la cellule hôte, causant des dommages.
L’utilisation des virus pour s’attaquer à des cellules spécifiques est une avenue de recherche en plein essor.
Il existe des virus dit ONCOLYTIQUES qui pourraient détruire les cellules cancéreuses. On tente actuellement de comprendre tous les MÉCANISMES impliqués afin d’administrer des thérapies virales en toute sécurité.
L’utilisation des bactériophages pour traiter des infections bactériennes est également un sujet de recherche important aujourd’hui. Les grands défis de cette technique sont l’identification très précise des souches bactériennes et l’accès à une banque de bactériophages.
Les virus ne sont pas tous dommageables pour l’être humain, au contraire! On se sert de certains virus pour faire de la THÉRAPIE GÉNIQUE.
Au cours des 100 dernières années, l’émergence de nouveaux sous-types du virus de la grippe A a été à l’origine de quatre pandémies qui se sont propagées sur tous les continents dans l’année qui a suivi leur détection. Beaucoup de scientifiques estiment que nous subirons un jour une autre pandémie de grippe, ce n’est qu’une question de temps.
https://ici.radio-canada.ca/tele/decouverte/site/segments/reportage/62437/grippe-espagnole
Les antibiotiques s’attaquent aux micro-organismes vivants. Un virus utilise une cellule vivante pour se répliquer, ce n’est donc pas un vivant. L’antibiotique est totalement inefficace contre un virus.
https://www.francetvinfo.fr/monde/europe/allemagne/allemagne-l-ile-au-virus-l-endroit-le-plus-dangereux-d-europe_3815473.html
Les algues qui composent le phytoplancton sont essentielles à toute forme de vie. Elles sont à la base de plusieurs chaines alimentaires et on estime qu’elles produisent près de 80% de tout l’oxygène à la surface de la planète, par photosynthèse.
Netrium digitus est une algue microscopique présente dans les tourbières acides à sphaigne. (Famille des Mésotaeniacées)
Elle est composée de deux demi-cellules soudées. Le noyau (visible sur la première photo) se trouve au centre.
Avec ses 592 chromosomes, cette espèce détient le record du nombre de chromosomes dans le monde végétal.
Les protozoaires
Dans tous les cas, la digestion s’effectue dans les vacuoles. Les déchets sont éliminés directement par la membrane ou par une structure spéciale sur la membrane, nommée le cytoprocte.
Les mycètes (règne des champignons)
Spores pour la reproduction
Une moisissure est faite de longs filaments ramifiés de cellules, les hyphes, qui forment une masse tissulaire appelée MYCÉLIUM. Le mycélium produit les structures nécessaires à la REPRODUCTION .
Aspergillus ustus
moisissures
Une levure est un organisme unicellulaire EUCARYOTE se reproduisant soit selon le mode ASEXUÉ par bourgeonnement et division cellulaire, soit selon le mode SEXUÉ par formation de SPORES.
Saccharomyces cerevisiae
Levure
Les moisissures du genre Pénicillium sont indispensables pour L'AFFINAGE de nombreux fromages, comme pour le camembert, le brie, les Roqueforts et les bleus.
Elles sont également utiles pour fabriquer la pénicilline, ANTIBIOTIQUE fréquemment prescrite pour soigner certaines infections de la gorge, des voies respiratoires et de la peau.
PÉNICILLIUM ROQUEFORTI
La sauce de soja est une sauce d'origine chinoise, dotée d'arômes de viande et produite par fermentation de protéines végétales. Elle est traditionnellement fabriquée à partir de graines de soja en Chine et en Corée et à partir d'un mélange de soja et blé au Japon. Elle résulte de la LIBÉRATION D'ENZYMES libérée par une moisissure (Aspergillus oryzae), hydrolysant les ingrédients suivie d'une puissante fermentation provoquée par des bactéries lactiques et des levures.
Dans des conditions propices à leur CROISSANCE, les moisissures peuvent proliférer de façon importante et se retrouver dans L'AIR AMBIANT. Les infections fongiques se nomment mycoses.
Près d’une soixantaine d’espèces de moisissures ont été́ répertoriées comme ALLERGÈNES.
On les appelle également des MÉTAZOAIRES (par opposition aux protozoaires) puisqu’ils sont PLURICELLULAIRES.
Le cas le plus connu de ver parasite est clairement le ver solitaire, qui est un ver plat qui se loge dans l’intestin humain. Son nom scientifique est le cestode.
Le cycle vital des vers parasites est parfois très complexe. Voir annexe 1 et annexe 3.
https://www.passeportsante.net/fr/Maux/Problemes/Fiche.aspx?doc=ver-solitaire
La bactérie est un micro-organisme unicellulaire et sans noyau (procaryote) dont le génome est constitué d'ADN. Celui-ci consiste en un seul chromosome, libre dans le cytoplasme.
Qu’est-ce qu’une bactérie pathogène? Est-ce que toutes les bactéries sont pathogènes?
Une bactérie pathogène est une bactérie qui présente un risque d’infection ou de maladie pour l’être humain ou pour un autre animal. Toutes les bactéries ne sont pas pathogènes, certaines sont nécessaires à notre survie.
Lorsqu’on manipule des souches bactériennes, il est important de travailler avec des instruments stérilisés et des surfaces de travail désinfectées. Nous devons également travailler dans une zone stérile créée par une flamme (EN ASEPTIE).
Zone stérile et brûleur Bunsen
Le principe est que tout l’air qui se trouve dans un globe virtuel de 15 CM de rayon de la flamme d’un brûleur Bunsen est stérile. Ceci nous permet de travailler de façon sécuritaire.
On peut également passer certains instruments sur la flamme, par exemple les pipettes pasteur, afin de les stériliser.
Comment allumer et ajuster un bec Bunsen
Pour allumer le bec Bunsen :
Zone la plus chaude, utilisée pour le ROUGISSEMENT des fils à boucle et des fils droits
Virole fermée : flamme éclairante pour les chauffages modérés
Virole ouverte : flamme vive, chauffage maximum au dessus du petit cône bleu à la base de la flamme
La culture cellulaire est un procédé qui permet aux cellules de se reproduire en dehors de leur milieu de vie naturel ou de l’organisme dont elles proviennent
La culture cellulaire est un procédé qui permet aux cellules de se reproduire en dehors de leur milieu de vie naturel ou de l’organisme dont elles proviennent
Milieu de culture ENRICHIE
C'est un milieu de culture qui favorise le développement de la MAJORITÉ des souches bactériennes. Il contient des éléments nutritifs pour les bactéries et permet la croissance d'un GRAND NOMBRE de souche bactérienne.
Exemple: GÉLOSE D'AGAR NUTRITIVE
Milieu de culture DIFFÉRENTIEL
C'est un milieu de culture qui permet l'identification de souches bactériennes par la COLORATION particulière obtenue par la colonie sur le milieu. Certains déchets produits par les colonies réagissent avec un INDICATEUR présent dans le milieu de culture, ce qui donne une coloration particulière du milieu.
Exemple : Gélose au sang pour identifier les bactéries causant les amygdalites. Un anneau pâle se forme autour des colonies puisque cette bactérie détruit l’hémoglobine dans le sang Gélose MSA
Note :
Un milieu de culture peut être SÉLECTIF ET DIFFÉRENTIEL
Exemple : Gélose MacConkey inhibe le développement de bactéries à Gram positif et permet de distinguer les bactéries qui fermentent le lactose (colonies roses ou rouges)
Outre les milieux de culture gélifiés (dans des pétris), il existe également des BOUILLONS DE CULTURE qui permettent d'avoir une SUSPENSION bactérienne. Ces bouillons sont également des préparation nutritives pour les bactéries.
Milieu de culture SÉLECTIF
C'est un milieu de culture qui favorise la croissance d'UN SEUL TYPE de bactéries. Certaines souches bactériennes sont plus sensibles que d'autres à des conditions de croissance. Un milieu sélectif permet de faire croître ces colonies et EMPÊCHE la croissance d'autre micro-organismes.
Exemple : Sabouraud dextrose pour isoler les mycètes, puisque le pH de 5,6 favorise la croissance des mycètes
Identification des pétris : il faut écrire sous le pétri, le plus près possible des contours. (Noms, dates, souche probable ou connue, s’il y a lieu, endroit du prélèvement, etc.)
Exemple :
RAPPEL : Toutes les manipulations doivent se faire dans la zone stérile autour de la flamme. Les fils droits et les fils à boucle doivent être chauffés jusqu’à ROUGISSEMENT (et refroidis dans la zone stérile) avant de faire les manipulations.
Différentes techniques sont possibles pour ensemencer des milieux de culture. La technique que nous allons privilégier dans le cadre du cours est la technique d'ENSEMENCEMENT PAR ÉPUISEMENT avec le fil à boucle. Cette technique favorise L'ISOLATION des souches bactériennes.
Il est important d’aller toucher les REBORDS de chaque côté des pétris avec le fil à boucle pour faire l’étalement. Sur le dernier quart, c’est l’endroit où on devrait trouver quelques colonies ISOLÉES, c’est donc l’endroit à privilégier pour aller REPIQUER une colonie et en faire une SOUCHE PURE.
L’étude macroscopique des colonies est une étape importante dans l’identification des souches bactériennes. Elle permet d’ÉLIMINER DES POSSIBILITÉS et de poser une hypothèse JUSTIFIÉE sur la souche bactérienne qui s’est développée sur le milieu de culture.
Voici quelques outils pour arriver à bien décrire une colonie bactérienne.
Le premier caractère important dans la description des colonies est sa forme générale. De nombreuses espèces bactériennes forment des colonies rondes. Cependant d’autres donnent des colonies aux formes plus ou moins variées. Les quatre types de colonies que vous allez rencontrer en général, sont :
CIRCULAIRE IRRÉGULIÈRE EN ÉTOILE ENVAHISSANTE
Après la forme générale, il est important de regarder le relief de la colonie (un peu comme si on en faisait une COUPE). Il existe plusieurs types de reliefs chez les colonies bactériennes, en voici les principaux :
Le contour d’une colonie, c’est le bord de celle-ci. Encore une fois, il existe de nombreux termes pour le qualifier.
Par convention, on mesure les colonies les plus GROSSES qui sont parfaitement ISOLÉES. La taille d’une colonie bactérienne, si elle est mesurable, s’exprime en MILLIMÈTRE et est souvent qualifiée par un adjectif. Les termes les plus couramment utilisés sont :
Colonies punctiformes : TAILLE INFÉRIEUR À 1 MM
Petites colonies : ENTRE 1 MM ET 3 MM
Colonies moyennes : ENTRE 3 MM ET 5 MM
Grosses colonies : TAILLE SUPÉRIEURE À 5 MM
La surface d’une colonie bactérienne peut changer d’un repiquage à l’autre. Cependant c’est un critère important, car relié à d’autres caractères dont parfois la pathogénicité. On distingue les colonies LISSES et les colonies RUGUEUSES.
Un des derniers points importants est la couleur de la colonie. Celle-ci peut être NATURELLE (pigments) ou due à un COLORANT ou un INDICATEUR présent dans le milieu.
De nombreux autres caractères pourraient être décrits. En effet, il arrive que L'OPACTITÉ, la CONSISTANCE, L'ODEUR soient significatives de l’espèce bactérienne en présence. Par exemple une colonie sentant l’eau de Javel nous oriente vers l’espèce Pasteurella multocida ou bien encore une consistance muqueuse vers les bactéries encapsulées.
La coloration de Gram est la méthode de coloration LA PLUS UTILISÉE en bactériologie médicale. Elle permet de colorer les bactéries et de les distinguer à l'examen direct par leur aptitude à fixer certains colorants, ce qui nous donne une indication de la COMPOSITION de leur MEMBRANE.
Les bactéries à Gram positif sont dotées d'une SIMPLE PAROI avec une grande quantité de PEPTIDOGLYCANES, alors que les bactéries à Gram négatif sont composées de moins de peptidoglycane mais sont pourvues d'une MEMBRANE EXTERNE SUPPLÉMENTAIRE .
La coloration de Gram est fondée sur l'action successive d'un colorant, le cristal violet, de lugol puis d'éthanol. Dans un premier temps, le colorant pénètre dans la paroi et le cytoplasme des deux types de bactéries. Dans un second temps, le lugol réagit avec le colorant et le rend insoluble. La perméabilité plus grande des bactéries à Gram négatif à l'alcool permet la DÉCOLORATION. Les bactéries à Gram positif restent colorées en violet ou mauve. Une CONTRE-COLORATION avec de la safranine (rose) permet de visualiser à nouveau, les corps cellulaires des bactéries à Gram négatif.
Une fois la coloration terminée, on peut passer à l’observation au microscope. Il faut utiliser un grossissement de 1000 x (à immersion) afin de bien voir les bactéries. Avec l’observation microscopique, on peut décrire la forme des bactéries.
Une galerie API est un ensemble de petits tubes prêts à l’emploi permettant l'identification de micro-organismes par la réalisation rapide et facile de tests BIOCHIMIQUES miniaturisés.
Les galeries API utilisent plusieurs types de tests : étude de la fermentation de divers glucides, réaction à divers milieux de culture, recherche directe d'une enzyme, etc. Chaque tubule contient un substrat différent sur lequel le micro-organisme considéré va réagir. Ils sont remplis d'une suspension bactérienne.
Pour les substrats dont le sigle est ENCADRÉ, la cupule doit aussi être remplie de manière à créer un MÉNISQUE. Pour les substrats dont le sigle est SOULIGNÉ, la cupule doit être remplie d'huile de paraffine soit pour créer l’ANAÉROBIE (absence d'oxygène), soit pour maintenir en solution les ions volatils produits par la réaction et ainsi assurer le virage de l'indicateur coloré de pH.
Les creux du support de la galerie doivent être remplis D'EAU pour former une chambre humide, puis la galerie est posée dans le support et le couvercle par-dessus. L'ensemble est incubé à une température adaptée pendant 24 à 48h.
Après addition des réactifs nécessaires à la révélation de différents tests, la galerie est lue conformément aux indications du fabricant.