Objectif : rechercher si, dans un échantillon de sol, se trouve une souche microbienne (bactérienne ou fungique) sécrétant naturellement un antibiotique.

Avant d'otenir une Autorisation de Mise sur le Marché (A.M.M.), la production d'un médicament comporte de longues, nombreuses et coûteuses étapes ("de la molécume au médicament", mai 2011);  Le criblage (screening en anglais) est la première étape ; cela consiste à rechercher des molécules d'intérêt et les soumette à des tests systématiques, afin d'étudier leur propriétés physicochimiques, pharmacologiques...
Si la modélisation par ordinateur se développe de plus en plus, les techniques classiques sont encore utilisées. Cette activité permet d'avoir une approche de cette méthode : la plupart des antibiotiques sont des substances naturelles provenant de micro-organismes (ce sont les armes chimiques qu'ils produisent pour se défendre et/ou conquérir de nouveaux territoires). Ainsi, il est tout à fait possible de trouver, dans un échantillon de sol, de tels micro-organismes producteurs :

La mise au point d’antibiotiques a reposé jusqu’ici sur l’identification de substances produites naturellement par des micro-organismes présents dans le sol. Ces substances permettent de se défendre contre des bactéries. La pénicilline est ainsi à l’origine fabriquée par une moisissure. Les substances naturelles présentent l’avantage d’être le fruit d’une longue évolution qui leur permet de pénétrer dans les bactéries ciblées bien mieux que des produits de synthèse.
"Espoir avec la découverte d’un nouvel antibiotique" LE MONDE | 08.01.2015

Le microbiote tellurique est composé de deux microflores distinctes :

• Le microbiote transitoire (allochtone), constituée de microorganismes végétant, apportés par les déchets et par les cadavres des animaux et des végétaux ;
• Le microbiote résidant (autochtone), constituée de microorganismes adaptés au sol et dont le rôle est capital dans le recyclage de la matière. Ce microbiote comprend de nombreux genres bactériens comme Streptomyces, Bacillus, Pseudomonas et certains champignons microscopiques (cf. AT___).  Le genre Streptomyces (bactéries saprophytes du sol) renferme de nombreuses espèces capables de produire des antibiotiques, des antifungiques ou des antiviraux, armement chimique fruit de millions d'années d'évolution, assurant leur survie dans le biotope le plus densément peuplé : le sol (1 g sol végétalisé contient environ 1 milliard de bactéries réparties en 5 à 25 000 espèces dont la plupart ne sont pas encore connues, ni même cultivables en laboratoire).

Procédure opératoire

Étape 1 : prélever un échantillon de sol, en dessous de la surface.

Étape 2 : laisser l’échantillon se déshydrater à l’abri de la poussière, à température ambiante pendant quelques jours à quelques mois.

Étape 3 : transférer quelques grammes de terre dans un tube, reboucher et mettre à incuber dans un bain thermostaté à 50 °C pendant 1 heure

Étape 4 : préparation de l'échantillon de sol (jour 1).
-broyer 1 g de sol dans 10 mL d'eau physiologique stérile, au mortier + pilon
-agiter puis laisser décanter ; cette suspension représente la dilution 10^–1 
-diluer la suspension jusqu'à 10^–3 
-étaler 0,1 mL de chaque dilution en surface d'une gélose Kuster-amidon
-incuber une semaine à 25 °C.

Étape 5 : screening primaire (jour 7)
-recouvrir les colonies ayant cultivé durant la semaine d'une suspension de la bactérie pour laquelle on recherche une substance antibiotique active sur elle
-incuber 24 h à 37 °C  

Étape 6 : screening primaire (jour 8) : lecture
-si un micro-organisme tellurique produit une susbtance a effet antibiotiquue sur la bactérie inoculée à l'étape 5, une zone d'inhibition de culture sera visible :

Étape 7 : screening secondaire (jour 8) : cette manipulation ne pourra être effectuée par les élèves, les micro-organismes tellurique ayant cultivé n'étant pas identifié.

La suite de la procédure serait la suivante :
-prélever la souche productric de la substance antibiotique.
-l'inoculer dans un bouillon et sur un milieu gélosé (pour conservation).
-centrifuger le bouillion après culture et/ou flltrer sur membrane de porosité 0,45 µm ; récupérer le filtratt et l'annoter.
-effectuer un test de sensibilité par la méthode adaptée de l'antibiogramme sur milieu gélosé :
     > recouvrir par étalement à l'écouvillon un gélose Mueller-Hinton d'une bactérie-test
     > imprégner des disques de papier stérile avec le filtrat
     > déposer les disques impregnés sur les culture et incuber 24 h à 37 °C.
-rechercher la présence d'un halo d'inhibition de culture.

Caractéristiques des bactéries du genre Streptomyces

Les bactéries du genre Streptomyces sont capables d’utiliser de nombreuses molécules organiques comme seule source de carbone (amidon, glycérol, chitine, etc.) et de l’azote sous forme minérale (KNO₃). Elles sont Gram positif et forment des filaments (mycélium) plus ou moins ramifiés.
À maturité, le mycélium produit des chaines d’arthrospores. Les colonies très caractéristiques sont rondes, poudreuses et ancrées dans la gélose. Elles sont souvent colorées, grâce à l’élaboration de pigments par les bactéries. Elles sont capables de sporuler pour résister aux conditions hostiles (thermorésistance : 55° C).