Programme des cours 2020-2021
MBIN1006-1  
Biotechnologies III, Biochimie
Durée :
15h Th
Nombre de crédits :
Master en sciences de l'ingénieur industriel en agronomie, orientation bio-industries1
Nom du professeur :
Benaissa Elmoualij
Langue(s) de l'unité d'enseignement :
Langue française
Organisation et évaluation :
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Unités d'enseignement prérequises et corequises :
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement :
GENIE DES BIO-INDUSTRIES
  • Définitions : biotechnologies, bioconversion, champs d'application.
  • Sélection d'une souche microbienne.
  • Technologie de la fermentation : description du fermenteur et des dispositifs de régulation de la fermentation.
  • Les cinétiques microbiennes, la vitesse spécifique de croissance µ, les phases de la croissance, l'évaluation des populations microbiennes, la productivité, la loi de Monod.
  • Le transfert d'oxygène, l'équation de transfert, le KLa, les méthodes de mesure du KLa.
  • L'agitation des bioréacteurs, ses rôles, les modes d'agitation au laboratoire et dans l'industrie.
  • La stérilisation et le maintien de l'asepsie.
  • Les modes de conduite des bioréacteurs, la fermentation discontinue, la fermentation discontinue alimentée, la fermentation continue, l'étude de la physiologie cellulaire grâce au chemostat.
  • Recyclage des cellules, cellules immobilisées, exemples d'applications (la fermentation malo-lactique du vin, la prise de mousse des vins mousseux, la fabrication du vinaigre, l'ensemencement du yoghourt en continu, ...) ;
  • Les applications des champignons dans les biotechnologies (fermentations alimentaires et non alimentaires, biosynthèses de métabolites, ...) ;
  • La production d'enzymes industrielles, la récolte des enzymes, leur conditionnement, les enzymes d'origine non microbienne, les grands secteurs utilisateurs d'enzymes, les grands producteurs industriels d'enzymes ;
  • L'exemple de l'amidonnerie ;
  • Autres exemples d'applications industrielles des enzymes.
 <br /><br /> GENIE DES BIO-INDUSTRIES
  • Définitions : biotechnologies, bioconversion, champs d'application.
  • Sélection d'une souche microbienne.
  • Technologie de la fermentation : description du fermenteur et des dispositifs de régulation de la fermentation.
  • Les cinétiques microbiennes, la vitesse spécifique de croissance µ, les phases de la croissance, l'évaluation des populations microbiennes, la productivité, la loi de Monod.
  • Le transfert d'oxygène, l'équation de transfert, le KLa, les méthodes de mesure du KLa.
  • L'agitation des bioréacteurs, ses rôles, les modes d'agitation au laboratoire et dans l'industrie.
  • La stérilisation et le maintien de l'asepsie.
  • Les modes de conduite des bioréacteurs, la fermentation discontinue, la fermentation discontinue alimentée, la fermentation continue, l'étude de la physiologie cellulaire grâce au chemostat.
  • Recyclage des cellules, cellules immobilisées, exemples d'applications (la fermentation malo-lactique du vin, la prise de mousse des vins mousseux, la fabrication du vinaigre, l'ensemencement du yoghourt en continu, ...) ;
  • Les applications des champignons dans les biotechnologies (fermentations alimentaires et non alimentaires, biosynthèses de métabolites, ...) ;
  • La production d'enzymes industrielles, la récolte des enzymes, leur conditionnement, les enzymes d'origine non microbienne, les grands secteurs utilisateurs d'enzymes, les grands producteurs industriels d'enzymes ;
  • L'exemple de l'amidonnerie ;
  • Autres exemples d'applications industrielles des enzymes.
 <br /><br /> Techniques d'extraction et de purification de protéines :
  • séparation d'un mélange par chromatographie liquide préparative sur colonne de tamis moléculaire, influence de la granulométrie, zone de fractionnement ;
  • extraction et purification du lysozyme à partir du blanc d'œuf par chromatographie liquide "en masse" par échange d'ions, détermination du rendement d'extraction ;
  • électrophorèse de protéines sur gel de polyacrylamide par la méthode SDS-PAGE ; détermination de la pureté d'un échantillon et de sa masse moléculaire ;
  • utilisation de ces techniques dans un processus complet qui se déroule sur une semaine de laboratoires "en continu" : l'extraction et la purification d'une enzyme, la Glutamate Oxaloacétate Transaminase (GOT) à partir de cœur de porc.
Les différentes étapes s ...
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement :
GENIE DES BIO-INDUSTRIES
  • Décrire un fermenteur, ses organes et leurs fonctions ;
  • Comprendre la cinétique de croissance microbienne et de production de métabolites primaires et secondaires ;
  • Comprendre le principe de l'oxygénation d'un bioréacteur et les paramètres qui la gouvernent ;
  • Décrire les modes d'agitation des bioréacteurs à l'échelon industriel et du laboratoire ;
  • Comprendre les paramètres qui influencent le maintien de l'asepsie dans un fermenteur ;
  • Analyser et discuter les différents modes de conduite des fermenteurs ;
  • Analyser et discuter plusieurs applications industrielles de la production de biomasse, d'enzymes et de métabolites ;
  • Percevoir l'étendue des champs d'applications des biotechnologies et les enjeux de celles-ci.
<br /><br /> GENIE DES BIO-INDUSTRIES
  • Décrire un fermenteur, ses organes et leurs fonctions ;
  • Comprendre la cinétique de croissance microbienne et de production de métabolites primaires et secondaires ;
  • Comprendre le principe de l'oxygénation d'un bioréacteur et les paramètres qui la gouvernent ;
  • Décrire les modes d'agitation des bioréacteurs à l'échelon industriel et du laboratoire ;
  • Comprendre les paramètres qui influencent le maintien de l'asepsie dans un fermenteur ;
  • Analyser et discuter les différents modes de conduite des fermenteurs ;
  • Analyser et discuter plusieurs applications industrielles de la production de biomasse, d'enzymes et de métabolites ;
  • Percevoir l'étendue des champs d'applications des biotechnologies et les enjeux de celles-ci.
<br /><br /> Comprendre et mettre en pratique un mode opératoire complexe comportant l'enchaînement de plusieurs étapes de purification et de caractérisation d'une protéine.
Calculer le rendement et estimer la pureté à chaque étape du procédé.
Proposer des techniques alternatives en vue d'améliorer le procédé.<br /><br /> Biochimie appliquée:
Connaître et comprendre les différentes techniques d'extraction et de purification des protéines
Discuter une stratégie de purification proposée ou d'être capable de proposer une stratégie de purification pour un problème donné <br /><br />
  • connaître et comprendre les différentes techniques d'extraction et de purification des protéines
  • discuter une stratégie de purification proposée ou être capable de proposer une stratégie de purification pour un problème donné  
<br /><br /> Biochimie appliquée:
Connaître et comprendre les différentes techniques d'extraction et de purification des protéines
Discuter une stratégie de purification proposée ou d'être capable de proposer une stratégie de purification pour un problème donné <br /><br />
  • connaître et comprendre les différentes techniques d'extraction et de purification des protéines
  • discuter une stratégie de purification proposée ou être capable de proposer une stratégie de purification pour un problème donné  
Savoirs et compétences prérequis :
GENIE DES BIO-INDUSTRIES
  Biochimie, biologie moléculaire, microbiologie.<br /><br /> GENIE DES BIO-INDUSTRIES
  Biochimie, biologie moléculaire, microbiologie.<br /><br /> Chimie générale, biochimie.<br /><br /> Biochimie, Chimie analytique- méthodes spectophotométriques et chromatographiques<br /><br /> Biochimie, Chimie analytique- méthodes spectophotométriques et chromatographiques
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement :
GENIE DES BIO-INDUSTRIES
Exposé de la part du professeur.
Ordinateur + projecteur, diaporamas, tableau mural.
Prise de notes indispensable de la part des étudiants.
Interactions par questions-réponses au cours de l'exposé.<br /><br /> GENIE DES BIO-INDUSTRIES
Exposé de la part du professeur.
Ordinateur + projecteur, diaporamas, tableau mural.
Prise de notes indispensable de la part des étudiants.
Interactions par questions-réponses au cours de l'exposé.<br /><br /> Manipulations au laboratoire réparties sur sept jours ouvrables consécutifs. Travail en équipes.
Les étudiants doivent apprendre à maîtriser un protocole complexe et à gérer le temps nécessaire à son accomplissement.
En semi-autonomie, les étudiants se consacreront aux tâches suivantes : mise en œuvre, observations, interprétations, adaptations de la marche à suivre, décisions, calculs, rédaction d'un rapport circonstancié.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride) :
GENIE DES BIO-INDUSTRIES
 Présentiel. Voir rubrique précédente.<br /><br /> GENIE DES BIO-INDUSTRIES
 Présentiel. Voir rubrique précédente.<br /><br /> Présentiel.
Participation aux travaux pratiques obligatoires.
(+ v. rubrique ci-dessus).<br /><br /> Cours ex cathedra<br /><br /> cours présentiels<br /><br /> Cours ex cathedra<br /><br /> cours présentiels
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
GENIE DES BIO-INDUSTRIES
Lectures recommandées
Dossier de lecture fourni par le professeur.
Livres :
- Scriban, R. (1999) Biotechnologie, 5e édition. Tec et Doc, Lavoisier, Paris.
- El-Mansi, E.M. (2007) Fermentation Microbiology and Biotechnology. CRC Taylor & Francis, Boca Raton.
- Wang, D.I. et al. (1979) Fermentation and enzyme technology. John Wiley & Sons, New York.
- Mouranche, A. et Costes, C. (1985) Hydrolases et dépolymérases. Gauthier-Villars, Paris.
- Coutouly, G. (1991) Génie enzymatique. Masson, Paris.
Internet :
- Biotechnologies, des sciences pour la vie (http://www.gnis-pedagogie.org/pages/docbio/intro.htm).
- Biotechnologies, la part industrielle (http://www.crdp-strasbourg.fr/sciences/biotech/).
- Bioportail (Canada), la science et les enjeux (http://www.biofondations.gc.ca/francais/view.asp?x=556).<br /><br /> GENIE DES BIO-INDUSTRIES
Lectures recommandées
Dossier de lecture fourni par le professeur.
Livres :
- Scriban, R. (1999) Biotechnologie, 5e édition. Tec et Doc, Lavoisier, Paris.
- El-Mansi, E.M. (2007) Fermentation Microbiology and Biotechnology. CRC Taylor & Francis, Boca Raton.
- Wang, D.I. et al. (1979) Fermentation and enzyme technology. John Wiley & Sons, New York.
- Mouranche, A. et Costes, C. (1985) Hydrolases et dépolymérases. Gauthier-Villars, Paris.
- Coutouly, G. (1991) Génie enzymatique. Masson, Paris.
Internet :
- Biotechnologies, des sciences pour la vie (http://www.gnis-pedagogie.org/pages/docbio/intro.htm).
- Biotechnologies, la part industrielle (http://www.crdp-strasbourg.fr/sciences/biotech/).
- Bioportail (Canada), la science et les enjeux (http://www.biofondations.gc.ca/francais/view.asp?x=556).<br /><br /> Protein purification protocols, Cutler P., 2d ed., Methods in molecular biology, vol. 244, Ed. Humawa Press, N.J. (2004)<br /><br />  - "Protein purification protocols" Cutler P., 2d ed., Methods in molecular biology, vol. 24, Ed. Humawa Press, N.J. (2004)
- "Protein purification" Janson J.C., Ryden L., Ed. VCH, N.Y. (1989)<br /><br /> Diaporama à disposition des étudiants
 
"Protein purification protocols" Cutler P., 2d ed., Methods in molecular biology, vol. 24, Ed. Humawa Press, N.J. (2004)
"Protein purification" Janson J.C., Ryden L., Ed. VCH, N.Y. (1989)
"Les enzymes, production et utilisations industrelles" Durand G., Monsan P., Ed. Gauthier-Villars, Paris (1982)<br /><br />  - "Protein purification protocols" Cutler P., 2d ed., Methods in molecular biology, vol. 24, Ed. Humawa Press, N.J. (2004)
- "Protein purification" Janson J.C., Ryden L., Ed. VCH, N.Y. (1989)<br /><br /> Diaporama à disposition des étudiants
 
"Protein purification protocols" Cutler P., 2d ed., Methods in molecular biology, vol. 24, Ed. Humawa Press, N.J. (2004)
"Protein purification" Janson J.C., Ryden L., Ed. VCH, N.Y. (1989)
"Les enzymes, production et utilisations industrelles" Durand G., Monsan P., Ed. Gauthier-Villars, Paris (1982)
Modalités d'évaluation et critères :
Conformément à la circulaire de rentrée académique 2020-2021, un code couleur a été établi pour l'enseignement supérieur dans le cadre de la lutte contre le coronavirus. Les engagements pédagogiques ont été rédigés sur base du code « jaune ».
GENIE DES BIO-INDUSTRIES
Examen écrit composé d'un ensemble de questions :
- à choix multiples (pas de notes négatives) ;
- vrai ou faux avec justifications ;
- à réponses ouvertes.
D'une manière générale, la réussite de l'examen demande la mise en relation des différents chapitres du cours et un effort de synthèse, particulièrement dans le cadre des questions à réponses ouvertes.
La rigueur, l'exactitude et le détail bien dosé sont des facteurs importants de réussite.
Le soin apporté à l'écriture, à la syntaxe, à l'orthographe met l'examinateur dans de meilleures dispositions.
La note minimum de 10/20 doit être atteinte afin de réussir l'Activité d'Apprentissage.
L'Unité d'Enseignement ne sera réussie que si l'Activité d'Apprentissage est réussie (sauf décision contraire du jury de délibération).
Evaluation continue par le professeur au cours de la réalisation et des discussions (soin, clairvoyance, initiatives, organisation).
Evaluation du rapport écrit : caractère complet, structure du document, exactitude et rigueur, références documentaires.
Examen écrit portant sur les manipulations et le contenu du rapport écrit.
Répartition :
- évaluation continue : 20 % ;
- rapport écrit : 30 % ;
- examen écrit : 50 %.
Examen écrit de TP en presentiel en cas de code jaune + rapport écrit.
En cas de codes orange ou rouge : examen oral en distanciel


Sauf avis contraire du jury de délibération, l'unité sera validée si et seulement si l'étudiant obtient une note supérieure ou égale à 10/20 dans chaque activité d'apprentissage
Stage(s) :
Remarques organisationnelles :
GENIE DES BIO-INDUSTRIES
L'étudiant doit se procurer l'ensemble des fichiers informatiques (dossier de lecture, diaporamas illustrant le cours) fournis par le professeur via un ordinateur local.
Il est souhaitable que l'étudiant dispose, pendant les exposés, d'une version informatique des diaporamas (tablette, PC portable) ou d'un exemplaire imprimé pour pouvoir compléter les diapositives par sa prise de notes personnelle.<br /><br /> GENIE DES BIO-INDUSTRIES
L'étudiant doit se procurer l'ensemble des fichiers informatiques (dossier de lecture, diaporamas illustrant le cours) fournis par le professeur via un ordinateur local.
Il est souhaitable que l'étudiant dispose, pendant les exposés, d'une version informatique des diaporamas (tablette, PC portable) ou d'un exemplaire imprimé pour pouvoir compléter les diapositives par sa prise de notes personnelle.<br /><br /> L'étudiant dispose de documents fournis par le professeur (protocoles,...)
Il doit se munir du matériel personnel indispensable au laboratoire (tablier, cahier de laboratoire,...)
Il est souhaitable que chaque équipe d'étudiants dispose d'un ordinateur portable pour pouvoir réaliser les calculs, les graphiques et la rédaction progressive du rapport pendant les temps creux qui se présentent au cours des manipulations.
Contacts :
GENIE DES BIO-INDUSTRIES
 jean-louis.arpigny(at)hech.be<br /><br /> GENIE DES BIO-INDUSTRIES
 jean-louis.arpigny(at)hech.be<br /><br /> b.elmoualij(at)ulg.ac.be<br /><br /> mehdi.elhour@hech.be<br /><br /> mehdi.elhour@hech.be