Thème Bioindustries - Académie de Nancy-Metz

Document de travail réalisé lors des journées de formation sur les nouveaux programmes de la classe de 1ère STL-Biotechnologies – 2010-2011
Biotechnologies
Thématique de projet : biotechnologies et bioindustries
Pour chaque semaine, inclure les séances d’activités technologiques et les séances en classe entière (6H élève, cours et TP regroupés)
Remarque 1: la formalisation sous forme de documents de synthèse des notions dégagées sur le métabolisme, la classification et l’identification, les
milieux de culture/type trophique pourrait se faire sur un documents mis à jour au fur et à mesure des avancées plutôt que tout d’un coup.Le travail régulier
sur pool d’articles au cours du projet devrait aider à développer une partie des compétences nécessaires.
Les exposés seront lancés dés le début du projet : La question du cadrage se pose, peut être fournir un minimum de pool d’article ressource, La
participation des documentalistes pour aider les élèves à rechercher et structurer des informations complémentaires serait souhaitable.Il faudra prévoir un
minimum de séance de mise au point/cadrage…etc au cours de la période dédiée au projet.
Quel découpage des heures ? 3+ 3 ? 4+2 ?
Remarque 2 : il y a moyen de croiser beaucoup de choses avec le module mesures et instrumentation : le gros problème c’est qu’avec le découpage choisi
si on réalise l’ensemble des types de mesures possibles, le gros intervient sur les 2 fermentations semaines 2 et 3 : on peu imaginer 2 approches
complémentaires :
 Si possible : principe calibrage..etc vu avant en mesure et instrumentation.
 Autrement : c’est la mesure pilote effectuée sans réelle maîtrise du principe qui servira d’encrage concret pour un approfondissement ultérieur en
mesure et instrumentation.
 Le luxe serait de refaire une 3 ème fermentation plus tard plus en autonomie pour vraiment voir les acquis dans les modules biotechno et mesure
(est ce que cela pourrait faire partie du projet évalué au Bac ?).

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Semai
ne n°
Thème de la séance,
(objectifs de formation, supports
techniques)
Activités technologiques proposées
assorties de commentaires et repères pour la formation et liens avec MI
Compétences
transversales et
technologiques
(reporter n°
compétences)
1
Objectifs : dégager les thématiques
d’études à l’année, au trimestre et
mettre en place les groupes
d’exposés.
Les produits laitiers : une matière
première, une diversité de flore et
de produits.
Produire un tableau avec le nom
des produits, dessins à l’échelle des
microorganismes rencontrés, les
types de saveurs, odeurs,
couleurs…etcSauf résultats
Brainstorming sur les implications des microorganismes dans notre quotidien : à partir des
idées récoltées et complétées classifier/regrouper pour dégager les 3 grandes
thématiques de projet (et/ou d’autres thématiques).
Amener les thème biotechnologies et bio-industries : de la même façon faire émerger les
catégories de produits concernés ( peut être enrichir le dialogue par l’étude de texte de
référence).Montrer la diversité, centrer sur les produit laitiers pour les études réalisées en
cours et dégager les thèmes complémentaires pour des exposés bilan à produire pour la
dernière semaine.
Observation(s) microscopiques de différents produits laitiers + tests organoleptiques.
Lait UHT, Lait cru : x100 BM/GRAM
Yaourt : x100 BM/GRAM
X 10 X40 : roquefort, fromage traditionnel à croute orange, un fromage plus « industriel »
Suspension faite avec la croute des fromages : x100 GRAM
A partir des observation/schémas : demander aux élèves de décrire les micro-organismes
et classer les mots employésfaire émerger les grands critères morphologiques commun
à toute description (critère de classification et d’identification).

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abhérents plus les transformations
sont poussée et variées dans un
même produit plus la flore est
variée.
Produire une fiche avec une
méthode hiérarchisée pour décrire
les microorganismes
Jeux : à partir d’une classification très simplifiée sur quelques critères identifier les
espèces observées et représentées (ne pas aller plus loin que moisissures , levures,
bacilles , coques)
2
Le Yaourt exemple d’une
transformation simple d’un produit
laitier par le métabolisme
microbien.
Il faudra des docs complémentaires
avec les formules des constituants
dosés et pourquoi pas la fabrication
d’un produit alcoolisé avec le
même type de dosage :
notion d’hydrolyse.
importance du glucose dans le
métabolisme (en plus avec le gal
pas utilisé c’est parlant).
Ensemencement de lait avec des ferments et mesure en semi-continu (peut être à
organiser sur plusieurs groupes/ classes) ou alors entre deux séances prélèvement et
congélation d’aliquotes, les élèves ne réalisant directement que la phase initiale et
terminale de la fermentation :
 Mesure de pH (potentio et/ou soude Dornic pourquoi pas alternance dans un
binôme ?)
 CCM à différents temps couplée ou séparée (tester la compatibilité) :
LacGlu + Gal : CCM sucres classique
GluLactateCCM ou papier joseph avec un indicateur de pH dans le
solvant.
Témoin négatif : Lait stérilisé non ensemencé.
Lien entre précipitation prot et acidification : témoin négatif + acide.
On peu espérer reconstruire la séquence métabolique grâce à l’ordre
d’apparition des tâches et à leur intensité.
Pour les mesures on peu fonctionner de façon plus quantitative électrodes spécifiques, kit
enzymatiques, voir hplc + détecteur (compatibilité avec un niveau 1ère ? coût ?
équipement des établissements ?)
On pourrait faire du dénombrement : turbi et comptage apparemment possible en routine
faudrait faire des recherches sur les pb liés à la couleur du milieu et à la présence de

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passage par les formes 3 C =
tronc commun du métabolisme.
lipide et prot.
Mesure et instrumentation : mesure de pH électrodes et
indicateurs.Dénombrement/biomasse.
Mesure de durée.
3
Les grandes voies métaboliques :
Oxydation : org minéral +
énergie.
Fermentation : orgorg
majoritairement
En complétant les conclusions de la
partie précédente on arriverai à :
Importance du Gluintermédiaires
3C 2voies possibles : moulinette
oxydative à carbone et respi ou
fermentation 3C donne autre chose
d’org et réduit dont on se
débarrasse dans le milieuvu
générale du métabo « construite ».
Travail sur un milieu faiblement glucosé (pour que le switch respi/ferm soit bien du à
l’O2) et S.cerevisae.
 Le mieux serait de pouvoir faire : milieu brassé aéré  mesure CO2 gaz, O2 dissout,
turbidité. Acquisition des données. Entrecoupé de coupure de l’aération : avec mesure
ΔO2, ΔCO2, Δéthanol .On verrait bien le switch métabolique : le pb c’est que pour
des résultats rapidement exploitables il faudrait tourner sur un fermenteur avec les
sondes qui vont bien et un kit GOD/POD (ça reste envisageable si on a utilisé les
méthodes simples sur l’autre manip).Pour les établissements non équipés faudrait voir
à bricoler ça avec des pompes et des erlen……..il doit y avoir moyen de trouver des
idées de montage dans de vieux opérons ou via des collègues qui ont connu l’époque
glorieuse sans pilotes pédagogiques.Voir peut être le doin sur le génie fermentaire.
Mesure et instrumentation : électrodes et mesure de gaz dissous et atmosphériques.Sondes
de températures et mesure de débit (plus simple sur un pilote pédagogique).
Mesure (s) colorimétrique (s) par kit enzymatique.Possibilité de biocapteur si on utilise
une électrode à enzyme (glu ou eth).
Même si ce n’est pas le but de cette partie, on peu évaluer la variation de biomasse :
comptage en cellule, compteur de particules, Dénombrement en surface :inoculum de
départ vs biomasse terminale.A affiner en fonction des moyens à disposition et des
objectifs privilégiés par chacun.
4
Les transformations alimentaires
sont produites par des souches
spécifiques aux caractéristiques
spécifiques :
Obj 1 : Dégager les transformations
non illustrées en manip et les
mettre en liens avec le complément
Travail sur pool d’articles ou exposés : articles contenant des informations sur les germes
spécifiques et les transformations qu’ils réalisent.
Replacer les transformations dans le contexte biochimique sur formules simplifiées (en
fonction des notions déjà acquise.

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théorique de biochimie nécessaire :
 Lipolyse, protéolyse.
 Désamination,
décarboxylation,production
d’indole,formations
d’acides divers, formation
de butanediol.
Obj 2 : conclusion si il existe un
lien spécifique transformation
micro-organisme on doit pouvoir :
 S’assurer que d’autres
microorganismes plus ou
moins gênants ne
coloniseront pas le produit
(nécessité d’asepsie pour
protéger le produit,
nécessité de techniques de
contrôle qualité, lien avec
les TIAC et transition
possible vers le projet
biotechnologies et santée)
 Sélectionner les souches et
s’assurer que ce sont bien
elles qui colonisent
l’aliment qualitativement et
quantitativement (nécessité
de la partie taxo,
identification
dénombrement qui va
suivre).
Classer l’ensemble de ce qui a été vu (exp + doc) en métabolisme glucidique, protidique,
lipidique (des transformations les moins spécifiques vers les plus spécifiques base de la
logique d’étude appliquée à l’identification pré-structurée pour les semaines suivantes
Possibilité de raccorder les grandes branches du métabolisme glu, pro et lip à l’axe central
3C + sortie fermentation/moulinette de krebs pour avoir un pattern plus détaillé que le
précédent.
Prise en main adaptée du poste de travail, notion sur les moyens de stérilisation du
matériel et des milieux, règles de base : transferts aseptiques sur différents milieu VS
boites et milieux laissés à l’air, pourquoi pas différentes empreintes : doigts, cheveux,
paillasse non décontaminée et décontaminées…..etc