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  • COURS Dr. BOUSMID AHLEM 2023/2024

    CENTRE UNIVERSITAIRE ABDELHAFID BOUSSOUF -MILA 
    INSTITUT DES SCIENCES DE LA NATURE ET DE LA VIE 

    Nom :                                BOUSMID

    Prénom:                            Ahlem

    Grade:                               MCB

    Domaine / Filière :            SNV/ Biotechnologie (2 ème année )                     

    Matière:                              Introduction aux Biotechnologies

    Semestre :                          3

    Unité d’Enseignement  Fondamentale 1

    Année Universitaire :       2023/2024

    Volume horaire d’enseignement hebdomadaire:

    ·         VHS  « 14  semaines » : 63 h

    ·         3 h       Cours 

    ·         1h 30   TD

    ·         /           TP

    Coefficient :                       3

    Crédit:                                8

    Modalité d'évaluation:      Continu (40 % )  + Examen final (60 %)

    Enseignant responsable de la matière : Dr.  Ahlem  BOUSMID

    Contact :  Tel +213 5 57 10 50 08    

    E-mail personnel:             ahlembousmid@gmail.com

    E-mail professionnel:       a.bousmid@centre-univ-mila.dz





    • CONTENU DE LA MATIERE :

      Objectifs de l’enseignement

      Cette matière s’intéresse à donner un aperçus globale sur les domaines d’application de la biotechnologie (environnement, agronomie, industrie et médicale).

      Contenu de la matière :

      1.         Introduction

      1.1.            Les origines des biotechnologies

      1.2.            Evolution des biotechnologies dans le temps

      1.3.            Les grands enjeux actuels des biotechnologies et bionanotechnologies

      1.4.            Définition des biotechnologies vertes, blanches et rouges

      1.5.            Les produits types de biotechnologies

      1.6.            Domaines  industriels concernés

      1.7.            Les défis d’innovation biotechnologiques

      2.         Biotechnologies appliquées aux problématiques environnementales

      2.1.            Changement climatique et évolution des écosystèmes

      2.2.            Gestion des ressources microbiologiques, végétales et animales

      2.3.            Pollution agro-environnementales (eau, air, sols) 

      3.         Biotechnologies en agronomie à des fins alimentaires

      3.1.            Biotransformation et conservation 

      3.2.            Production de matrice alimentaire en bioréacteurs

      3.3.            Sécurité, traçabilité et qualité des aliments

      4.         Biotechnologies et l’industrie à des fins non alimentaires

      4.1.            Bioénergie

      4.2.            Biomatériaux et agro-polymères

      4.3.            Biomolécules et activités cellulaires

      5.         Biotechnologies microbienne et infectiologie

      5.1.            Diagnostics

      5.2.            Nouvelles voies thérapeutiques

      5.3.            Lutte contre le dopage et l’utilisation de stupéfiants


      • Prérequis

        • Une solide base en biologie générale, biochimie, génétique et biologie moléculaire est essentielle. De plus, l'étudiant doit posséder une compréhension globale des agents pathogènes.

        • Objectifs


          • L'objectif de cette unité est d'introduire les concepts et l'évolution de la biotechnologie, en développant une compréhension approfondie de son histoire et de ses définitions. Cela inclut les principes généraux, l'intégration de différentes disciplines, les connaissances spécialisées et les développements sur des sujets spécifiques.
          • Comme tout travail, des erreurs et des lacunes peuvent survenir. Par conséquent, recevoir des corrections, des conseils et des recommandations de la part de collègues enseignants et chercheurs actifs sur le terrain est toujours encouragé et motivant.


        • INTRODUCTION


          • La biotechnologie constitue un domaine profondément multidisciplinaire, englobant des disciplines telles que la biochimie, la biologie moléculaire, la génétique, l'immunologie, la microbiologie, la pharmacologie, la fermentation, et l'agriculture, pour n'en nommer que quelques-unes. 
          • Chacune de ces disciplines contributives apporte son propre vocabulaire spécialisé, entraînant des normes de nomenclature distinctes et des difficultés de communication notables. 
          • Ce texte s'adresse spécifiquement aux étudiants de la deuxième année L2 dans le domaine de la Biotechnologie, tout en restant accessible à ceux provenant d'autres disciplines intéressées par cette science.

          • CHAPITRE I

            I.1. Définitions


            I.1.1. Biotechnologie :


             La biotechnologie représente une discipline multidisciplinaire qui combine les potentialités d'une entité vivante, ou d'une de ses parties, avec différentes techniques et procédés dans un dessein économique. Actuellement, la biotechnologie est reconnue comme l'une des technologies les plus émergentes, en raison des avancées significatives de la biologie moléculaire au cours des dernières années.


            I.1.2. Origine étymologique du terme "Biotechnologie" : 


            • Le terme "biotechnologie" est formé de deux éléments :

             "Bio" dérive du grec "Bios", signifiant la vie. Ce terme a évolué pour donner naissance au mot "Biologie" au début du XIXe siècle.
             "Technologie" provient du grec "Technologia". Ce mot est apparu dans les textes français en 1656 pour désigner "l'étude des techniques, des outils, des machines et des matériaux".
            Origines des biotechnologies


            1. Origine et développements des biotechnologies 

            - Bref historique : On distingue trois étapes dans l'histoire des biotechnologies :

            Du Néolithique au début du 20e siècle :

            utilisation des bactéries, levures, moisissures dans divers domaines tels que l'alimentation, les boissons, et les textiles. Standardisation des procédés de fermentation. Notamment en 1650 avec le procédé d'Orléans pour la fabrication du vinaigre, en 1664 avec la création d'une bière alsacienne réputée, et en 1890 avec le développement des premiers vaccins par Louis Pasteur et Robert Koch.


             Des années 1920 aux années 1970 :

            essor de l'industrie des antibiotiques, des vitamines, etc. Découvertes marquantes telles que la pénicilline par Alexander Fleming en 1927 et la compréhension de l'ADN comme support génétique en 1953.
            Depuis le début des années 1970 : 
            progrès en génétique, biologie cellulaire, immunologie avec une "maîtrise" du génome grâce au clonage moléculaire. Notamment, les débuts du "génie génétique" en 1972 avec Stanley Cohen et Georges Kohler, et l'annonce du décodage complet du génome humain en 2002.
            L'identification moléculaire de la structure d'un gène, qu'il soit procaryote ou eucaryote, s'effectue en établissant la séquence nucléotidique de l'unité de transcription et en caractérisant les séquences régulatrices qui permettent son expression.

            Histoire et Évolution de la Biotechnologie


            Biotechnologie Ancienne (avant 1800) :

            L'histoire de la biotechnologie remonte à l'époque où les gens ont commencé à adopter un mode de vie sédentaire vers 9000 av. J.-C. Cette période a été marquée par la découverte souvent fortuite de procédés de fermentation alimentaire, contribuant à l'amélioration des saveurs et des textures. La délibérée contamination par des bactéries ou des champignons, tels que les moisissures, était une pratique courante. En 1866, Louis Pasteur publie des conclusions établissant le lien direct entre la levure et la fermentation des sucres. Plus tard, en 1915, la production de levure de boulangerie est initiée.


            Biotechnologie Classique :

            Cette période voit l'émergence de divers types de boissons (vin, cidre), ainsi que la production de produits tels que le vinaigre, la glycérine, l'acétone, le butanol, l'acide lactique, les antibiotiques, etc. Des transformations chimiques sont employées pour la production de produits thérapeutiques, où le substrat réagit avec une enzyme microbienne pour produire le produit final.
            Biotechnologie Moderne : En 1953, JD Watson et FHC Crick lèvent le voile sur les mystères entourant l'ADN en proposant le modèle structurel de l'ADN, connu sous le nom de "modèle double hélice de l'ADN". Cet événement marque le début de la biotechnologie moderne.


            Les Grands Enjeux Actuels des Biotechnologies et Bionanotechnologies


            Nanotechnologies (I.3.1) :

            Un nanomètre est environ 500 000 fois plus fin que l'épaisseur d'un trait de stylo à bille, 30 000 fois plus fin que l'épaisseur d'un cheveu et 100 fois plus petit qu'une molécule d'ADN. Les nanotechnologies englobent des nano-objets, des particules, fibres ou tubes dont la taille varie entre 1 et 100 nm. Les nanomatériaux, composés ou constitués de nano-objets, présentent des propriétés améliorées liées à la dimension nanométrique. Ces nanotechnologies, débutées au début des années 1980, ont des applications majeures dans les domaines des technologies de l'information, de la santé, des nouveaux matériaux et de l'énergie.


            Nanobiotechnologie :

            La nanobiotechnologie peut être définie de différentes manières. Certains la décrivent comme l'application de techniques nanotechnologiques pour le développement et l'amélioration de produits et processus biotechnologiques. D'autres réservent le terme "bionanotechnologies" pour décrire l'utilisation de composantes biologiques à l'échelle nanométrique. En pratique, ces termes sont souvent fusionnés sous la catégorie générale de "nanobiotechnologie".

          • CHAPITRE II

            1. Application des Biotechnologies aux Enjeux Environnementaux
            II.1. Impact du Changement Climatique sur l'Évolution des Écosystèmes

            • Les écosystèmes terrestres et marins jouent un rôle crucial dans la régulation climatique en absorbant actuellement environ la moitié des émissions de dioxyde de carbone d'origine humaine. Cependant, le changement climatique exerce des effets néfastes sur ces systèmes naturels.
            • La diminution constante de la biodiversité et la détérioration des écosystèmes réduisent leur capacité à fournir des services essentiels, risquant d'atteindre des points de non-retour. Le changement climatique compromet la biodiversité et les écosystèmes, et son impact s'intensifie si la diversité biologique et les écosystèmes ne sont pas efficacement préservés.
            • Les conséquences du changement climatique sur la biodiversité s'ajoutent souvent à d'autres pressions environnementales telles que la pollution, la surexploitation, les espèces envahissantes, la fragmentation, la dégradation et la perte d'habitats. Le réchauffement et l'acidification des océans entraînent un blanchiment massif des récifs coralliens, potentiellement le premier écosystème à disparaître complètement, laissant de nombreuses côtes vulnérables aux tempêtes et aux inondations.

          • CHAPITRE III

            III. Biotechnologies en agronomie à des fins alimentaires


            III.1. Biotransformation et conservation

            La fabrication des produits alimentaires utilise des matières premières végétales, animales ou minérales qui subissent des transformations à travers divers moyens physiques (mécaniques comme le broyage ou le mélange, la chaleur, le froid...), physico-chimiques (modification de l‘activité de l‘eau par le salage ou le sucrage, modification du pH par l‘acidification...), biochimiques (enzymes, stabilisants divers, antioxydants...) et microbiens.

            III.1.2. Conservation des aliments


            Les traitements de conservation des aliments visent à préserver leur comestibilité, leurs propriétés gustatives et nutritives en inhibant le développement des bactéries, champignons, et microorganismes qu'ils contiennent, pouvant, dans certains cas, entraîner une intoxication alimentaire.

          • CHAPITRE IV

            IV. Biotechnologies et Industrie à des Fins Non Alimentaires
            IV.1. Bioénergie

            • Les bioénergies englobent l'énergie générée à partir de la biomasse, qui peut être convertie en électricité, chaleur, gaz ou carburant. La bioénergie moderne, axée sur une efficacité élevée, utilise des formes plus pratiques de solides, liquides et gaz en tant que vecteurs d'énergie secondaire.
            • Elle vise à produire de la chaleur, de l'électricité, de la cogénération (combinaison de chaleur et d'électricité) et des biocarburants pour divers secteurs. Les biocombustibles liquides, tels que l'éthanol et le biogazole, sont largement utilisés dans le transport routier et certains secteurs industriels à l'échelle mondiale.


            VI.3. Biomolécules et Activités Cellulaires

            • Les êtres vivants sont principalement constitués de macromolécules formées par des chaînes d'atomes s'organisant spatialement lorsqu'elles se replient. La structure spatiale de ces macromolécules est étroitement liée à leur fonction biologique, ce qui justifie l'intérêt de les caractériser. Depuis les années
            • 50, l'importance des relations entre structure et fonction a largement stimulé le développement des méthodes de détermination des structures moléculaires.

          • CHAPITRE V

            Chapitre V : Biotechnologies microbiennes et infectiologie

            Introduction


            • L'ensemble des méthodes axées sur l'utilisation des micro-organismes, des cellules animales et végétales, ainsi que de leurs composants, constitue le domaine de la biotechnologie. Les racines de cette discipline remontent aux débuts de l'humanité et trouvent leurs premières applications dans le secteur de la santé, notamment grâce aux travaux de Louis Pasteur à la fin du siècle dernier.
            • Parallèlement aux avancées en microbiologie et en immunologie, la première moitié du siècle a vu le développement de divers vaccins contre les maladies virales et bactériennes. Ces vaccins étaient élaborés à partir de micro-organismes ou de leurs toxines inactivés, formulés en présence de substances renforçant l'immunité, ou à partir de micro-organismes de pouvoir pathogène atténué. Ce progrès dans le domaine des vaccins a été rendu possible grâce au développement simultané des techniques de culture des tissus ou des cellules d'origine animale.
            • Cependant, ce n'est que récemment que plusieurs découvertes, résultant principalement des avancées en biochimie, biologie moléculaire et immunologie, ont joué un rôle crucial dans le diagnostic, la prévention et la lutte contre les principales maladies infectieuses ou parasitaires. Parmi ces découvertes, on peut citer la structure de l'acide désoxyribonucléique (ADN), qui porte l'hérédité, la structure et la synthèse des protéines, la recombinaison génétique de l'ADN et la fusion cellulaire à l'origine de la production d'anticorps monoclonaux.

          • LES TRAVAUX DIRIGES

            LES TDS 


            • REFERANCES BIBLIOGRAPHIQUES

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