Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Université Abbes Laghrour Khenchela Faculté des Sciences de la Nature et de la

Université Abbes Laghrour Khenchela Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie Département de biologie moléculaire et cellulaire Cours de Microbiologie Appliquée et Analyse de la Biodiversité Microbienne Dr. LEULMI Nassima Destiné aux étudiants : 2ème année master Microbiologie Année universitaire 2019/2020 Avant-propos Ce polycopié est destiné principalement aux étudiants en master 2 Microbiologie appliquée. Il contient l’essentiel en biologie moléculaire, en microbiologie et en microbiologie appliquée. Il est donc aussi utile pour les étudiants en licence et en master 1 microbiologie. Les informations sont issues d’un grand nombre de livres et des articles scientifiques. Ce polycopié résume différents aspects de l’application des microorganismes dans différents domaines, les traitements antimicrobiens et les différentes techniques d’analyser la biodiversité des microorganismes. Le dernier chapitre est consacré à la protection des recherches et des principes éthiques des recherches scientifiques. LEULMI Nassima Email : leulminassima@gmail.com Table des matières CHAPITRE 1 : PROTOZOAIRE, CHAMPIGNONS, LEVURES, BACTERIE D’INTERET GENETIQUE, INDUSTRIEL ET MEDICAL Introduction 01 1. La microbiologie industrielle. 01 1.1.Les microorganismes utilisés en microbiologie industrielles. 01 1.1.1. La croissance des microorganismes dans une installation industrielle. 02 1.1.2. Les principaux produits de la microbiologie industrielle. 04 1.1.3. Les méthodes de bioconversion 05 1.1.4. La conversion microbienne de l‟énergie 06 1.1.5. Les microorganismes en tant que produits 06 2. La microbiologie appliquée environnementale 07 3. La microbiologie alimentaire 08 3.1. Les aliments fermentés 08 3.2. Les microorganismes en tant qu‟aliment et adjuvant alimentaire 09 4. Microorganismes et génie génétique 09 4.1. Principe du génie génétique 10 4.2. Contribution des microorganismes au génie génétique 10 4.3. La manipulation génétique des microorganismes 11 4.4. Applications médicales du génie génétique 15 CHAPITRE 02 : VALORISATION DES DECHETS ET BIOMASSE EPURATRICE Introduction 18 1. Qu‟est-ce qu‟un déchet ? 18 1.1. Classification des déchets 18 1.2. Aspects de valorisation de déchets 19 1.2.1.Valorisation par compostage 19 1.2.2.Valorisation énergétique 20 1.2.3.Utilisation des déchets comme sous-produits (substrat) en microbiologie industrielle 25 1.2.4.Valorisation les déchets en alimentation 25 1.2.5.Exemples de différentes voies de valorisation des déchets liquides 25 1.3. Aspects d‟élimination des matières polluantes par une biomasse épuratrice 27 1.3.1. Composition de la biomasse épuratrice 27 1.3.2. Que peut-on faire à partir de la biomasse épuratrice ? 27 CHAPITRE 03 : TRAITEMENTS ANTIMICROBIENS ET RISQUE MICROBIOLOGIQUE Introduction 31 1.Les agents antimicrobiens 31 2.Les conditions affectant l‟efficacité des agents antimicrobiens 31 3. Classement des agents antimicrobiens 32 3.1.Les agents physiques 32 3.2.Les agents chimiques 34 4. Normes de base sur les manipulations de microbiologie 34 4.1. Laboratoire de microbiologie 34 4.2. Niveaux de sécurité des laboratoires 35 5. Manipulation de base 37 6. Risque microbiologique 39 6.1. Analyse du risque microbiologique 39 6.1.1. Appréciation du risque (scientifique) 39 6.1.2. Gestion du risque (autorité publiques) 40 6.1.3. Communication du risque 40 CHAPITRE 04 : ANALYSE DE LA BIODIVERSITE MICROBIENNE Introduction 41 1. Des définitions 41 2. La classification phénétique 42 3. La classification phylogénétique 42 4.Les methodes d‟etude des communautes microbiennes 42 4.1. L‟approche culturale (culture dépendante) 42 4.1.1. Les caractéristiques classiques 42 4.1.2. Les caractéristiques moléculaires 45 4.2. Etude de la communauté microbienne par une approche métagénomique (culture indépendante) 49 4.2.1.Technique de la DGGE(denaturing Gradient Gel Electrophoresis) 51 4.2.2. Technique de la SSCP 52 4.2.3. Technique de la TRFLP 54 4.2.4. Les nouvelles méthodes de séquençage à haut-débit 55 5.Les limites des techniques moléculaires 58 5.1. Echantionnage et conservation des échantillons 58 5.2. Les techniques de PCR 58 6. Les collections des microorganismes : rôle dans la préservation de la biodiversité microbienne 59 CHAPITRE 05 : PROTECTION DES RECHERCHES ET LA VALORISATION INDUSTRIELLE Introduction 60 1. Qu‟est-ce qu‟une recherche ? 60 2.Qu‟est-ce qu‟un code éthique ? 61 3. Conduites responsables en recherche scientifique 61 3.1. Respect des lois et des principes généraux 61 3.2. Respect des conventions et des principes éthiques 61 3.3. Violation du code éthique 62 3.4. Traitement et publication des résultats de la recherche 62 4. Valorisation des résultats de la recherche 63 4.1. Qu‟est-ce que la valorisation de la recherche? 63 4.2. Les acteurs de la valorisation 63 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 65 Liste des figures Figure 01 : Un fermenteur industriel 03 Figure 02 : Croissance et production de métabolites 04 Figure 03: La biotransformation d‟un stéroide. 06 Figure 04 : Principe de génie génétique 10 Figure 05 : Insertion d‟un fragment d‟ADN dans le plasmide. 11 Figure 06: Mutagénese dirigée : Un oligonucléotides est utilisé pour introduire dans un gène une mutation spécifique. 12 Figure 07 : la bioingenerie des plantes. 14 Figure 08 : Les étapes de la technologie de l‟ADN recombinant. 17 Figure 09 : Différents aspects de valorisation des déchets. 19 Figure 10 : les étapes de la digestion anaérobie. 21 Figure 11 : Produits issus de la pyrolyse de la biomasse et de leurs utilisations. 24 Figure 12 : Composition moyenne des produits de la pyrolyse lente. 24 Figure 13: Principales voies de valorisation et de traitement des margines. 26 Figure 14 : Niveau de confinement 1. 35 Figure 15 : Niveau de confinement 2. 36 Figure 16 : Niveau de confinement 4. 36 Figure 17 : Les différents types de PSM. 38 Figure 18 : L‟aglutination 44 Figure 19 : Technique immuno-enzymatique. 45 Figure 20 : Principe de la PCR. 46 Figure 21: Méthode de séquençage Sanger 47 Figure 22 : Une courbe de fusion d‟ADN 48 Figure 23 : Hybridation des acides nucléiques. 49 Figure 24 : Les différentes étapes et application de la métagénomque. 50 Figure 25 : électrophorèse sur gel en gradient dénaturant (DGGE). 52 Figure 26: Analyse moléculaire par SSCP. 53 Figure 27 : les étapes de la TRFLP. 54 Figure 28 : Résumé des étapes de séquençage par technologie 454. 57 Figure 29 : Chimie du pyroséquençage 454. 57 Liste des tableaux Tableau 01 : Les principaux produits et procédés importants en microbiologie industrielles. 04 Tableau 02 : L‟expression des gènes dans d‟autres organismes pour améliorer les procédés et les produits. 13 Tableau 03 : Etapes principales des traitements primaires, secondaires et tertiaire des eaux usées. 27 Tableau 04 : Classement des agents infectieux 39 Tableau 05 : Quelques caractères morphologiques utilisés pour la classification et l‟identification 43 Tableau 06 : Tableau comparatif des différentes technologies de séquençage à haut débit 55 Tableau 07: Exemples de collections de cultures importantes utiles aux microbiologistes industriels. 59 Chapitre 01 : Protozoaire, champignons, levures, bactéries d’intérêt génétique, industriel et médical 1 Chapitre 1 : Protozoaire, champignons, levures, bactérie d’intérêt génétique, industriel et médical Introduction L‟homme a utilisé de manière empiriquement les microorganismes durant des millénaires, dans la fabrication de produits fermentés : pain levé, fromages, boissons alcoolisées, sans même se douter de leur existence. C‟est seulement en 19éme siècle, que Pasteur, a le premier établi clairement le rôle fondamental des microorganismes dans le processus de fermentation de la bière et d‟autre produits. Depuis, l‟exploitation des propriétés métaboliques et de croissance exponentielle des microorganismes n‟a cessé de se développer, des diverses manières : sélection continue de souches performantes, optimisation des procédés. Ces progrès ont d‟abord permis l‟émergence de l‟industrie alimentaire qui s‟est imposé dès le début du 20ème siècle comme une activité industrielle de premier plan, en réussissant même à engendrer un modèle de consommation universellement répondu. Parallèlement, l‟exploitation industrielle des microorganismes a gagné peu à peu d‟autres domaines : industrie pharmaceutiques, industrie chimique,………etc. Avant de déboucher dans les années 1970, sur les nouvelles biotechnologies qui, grâce au génie génétique en particulier, ont ouvert des champs d‟application nouveaux et considérables à la microbiologie industrielle ; santé, agriculture, environnement,… Dans ce chapitre, est présenté un aperçu de certains des aspects les plus remarquablement liés à l‟exploitation des microorganismes. 1. La microbiologie industrielle La diversité génétique surabondante du monde microbien constitue une ressource inépuisable et inexploitée de molécules importantes pour la médecine et l‟industrie. La microbiologie industrielle exploite la capacité des microbes de synthétiser des molécules qui ont des applications en médecine, en agriculture, en industrie alimentaire et d‟autres procèdes industriels. Ces composés sont communément appelés produits naturels. 1.1. Les microorganismes utilisés en microbiologie industrielle Les microbes utilisés en microbiologie industrielle provenant le plus souvent de matière naturelle, comme des échantillons de sol et d’eau, de fruits et de pain avariés. Des cultures provenant de toutes les parties du monde continuent d‟être examinées, dans le but d’identifier de nouvelles souches dotées de caractéristiques souhaitées. Toutefois, comme la plupart de ces microbes ne peuvent s‟adapter à la croissance dans les conditions standards du laboratoire, les techniques d‟enrichissement des échantillons naturels et leurs purifications ultérieures évoluent en continu. Chapitre 01 : Protozoaire, champignons, levures, bactéries d’intérêt génétique, industriel et médical 2 1.1.1. La croissance des microorganismes dans une installation industrielle Une fois qu‟un microbe a été identifié et optimisé pour la biosynthèse d‟un produit important, il doit être cultivé dans des milieux spécifiques, avec un contrôle méticuleux des conditions de croissance. Une fermentation est la culture en masse de microorganismes. Les fermentations industrielles exigent la mise au point de milieux de culture appropriés et le transfert des technologies à petite échelle à une échelle beaucoup plus grande. En effet, uploads/Industriel/ polycopie-microbiologie-appliquee-et-analye-de-la-biodiversite-microbienne.pdf