Objectif : mettre en évidence la diversité structurale des micro-organismes aquatiques et d’identifier certains de ces micro-organismes utiles en biotechnologies

Le domaine d'application des biotechnologies dans le monde aquatique regroupe diverses techniques qui permettent par exemple :

• d’épurer les eaux usées ;
• de produire des molécules d’intérêt à faible coût (polysaccharides issus d'algues tels que l’agar, l'alginate ou les carraghénanes qui servent de stabilisant, gélifiant ou épaississant) ; ces produits sont omniprésents dans la vie quotidienne et sont très utilisés par les industries agroalimentaires (lait, soupes, viandes) et cosmétiques (dentifrice, shampooing, etc.).

Indiquer l’intérêt de cultiver des micro-algues telles que les chlorelles et les euglènes.

Analyse et prévention des risques biologiques à l'aide du site de référence : la base d'observation des agents biologoques (BAOBAB)

Présenter l’analyse sous forme de tableau en utilisant :

• • la FT "Analyse des risques"
  • la FT "Classification des agents biologiques des risques"

Deux activités basées sur la microscopie et visant à montrer l'intérêt biotechnologique des micro-organismes :

Observation et identification de micro-algues d'intérêt biotechnologique

Pour approfondir les documents étudiés en début d'activité, cet article sur les euglènes explique le procédé de séparation de euglènes de leur milieu de croissance et les applications découlant de leur exploitation.

Les micro-algues commandées sont livrées en flacon de petit volume. 

La vidéo suivante montre comment la culture est amplifiée dans notre laboratoire :

• Installer le microscope, procéder aux vérifications d’usage, remplir la fiche de suivi.
• Réaliser un montage à l’état frais (cf. Fiche Technique "L’état frais") avec un échantillon de la micro-algue contenue dans le cristallisoir "A".
• Observer successivement avec l’objectif x4, X10 puis x40.
• Procéder de même avec "B" (si disponible).

Le cliché ci-dessous (Gt = 1000 fois) permet d'estimer les dimensions d'une euglène, en utilisant le tableau d'étalonnage réalisé sur ce microscope (cf. AT - Etalonnage)

Sur le cliché suivant, on peut distinguer :

• le flagelle (c'est une micro-algue chlorophyllienne mais capable de se déplacer !)
• des chloroplastes, organites contenant de la chlorophylle (pigment vert) et responsables de la photosynthèse

On peut aussi constater qu'après plusieurs minutes d'exposition à la lumière de l'ampoule, et donc à la chaleur, la morphologie de la cellule a changé ; en effet, la cellule, tuée par la chaleur, n'est plus capable d'expulser l'excédent d'eau pénétrant dans son cytoplasme par osmose. Elle va finir par se lyser par choc osmotique.

Observation de spirulines en hématimètre de Kova :

Réaliser un dessin d'observation légendé représentant 1 ou 2 cellules végétales à l’objectif x40 (cf. Fiche Technique "Réalisation d’un dessin d’observation").

Indiquer sur le dessin d’observation la taille (approximative, en µm) de la cellule représentée, à l’aide du micromètre-oculaire et de l’étalonnage réalisé précédemment.

Identifier chaque micro-algue observée.

Indiquer pourquoi ces micro-algues unicellulaires sont définies comme "chlorophylliennes".

Comparer les avantages et inconvénients des deux systèmes de culture des micro-algues : photobioréacteurs et système ouvert.

Définir ce qu'est un montage à l’état frais et donner deux critères de qualité de l'état-frais.

Observation et identification de micro-organismes présents dans une infusion de foin (mais aussi dans des boues d'épuration)

La seconde activité porte sur les micro-organismes présents dans infusion de foin d'une semaine.
La diversité des micro-organismes présents et le dénombrement de leur population au cours des jours permetttrait d'établir une chaine alimentaire et de comprendre comment fonctionnent les systèmes biologiques des stations d'épuration.

• Réaliser un montage à l’état frais avec un échantillon de l’infusion de foin (cristallisoir "C") en prélevant délicatement une goutte de liquide et un peu de voile.
• Observer successivement avec les objectifs x 4, x 10 puis x 40.

Montage à l'état frais avec fibres de coton cardé destinées à piéger les protozoaires très mobiles. En plan fixe, une vorticelle, dont on peut voir l'effet d'aspiration des bactéries environnantes grâce aux cils présents au niveau de la gouttière orale.

Les clichés ci-dessous permettent d'estimer les dimensions des paramécies observées (espèce non identifiée) ainsi que de quelques bactéries (genres non identifiés donc on ne peut pas exclure un risque biologique ; le respect des bonnes pratiques de laboratoire s'impose pour la réalisation des états frais), en utilisant le tableau d'étalonnage réalisé sur ce microscope (cf. AT01 - Etalonnage).

Cet ancien mais toujours passionant documentaire vidéo sur les paramécie permet d'en apprendre plus sur ce protozoaire cilié.

Réaliser un dessin d'observation légendé à l’objectif x40.
Indiquer sur le dessin la taille (approximative, en µm) des cellules représentées.
À l’aide du document 4, identifier les micro-organismes observés.

Expliquer l’apparition des protozoaires dans l’infusion de foin.

Document 1 – les micro-algues et les biotechnologies

Les micro-algues sont des micro-organismes unicellulaires, marins ou d’eau douce, apparues sur terre il y a plus d’un milliard d’années. Elles utilisent la lumière comme source d’énergie pour fixer le carbone, en présence de nutriments (azote, phosphore, silice, …), et fabriquer de la biomasse. Certaines possèdent des flagelles. Le nombre d’espèces est estimé à plusieurs centaines de milliers, dont une très faible partie est connue. Cette diversité inexploitée constitue un réel potentiel pour la recherche et développement et l’industrie.

Document 2 – exemples de micro-algues (unicellulaires végétaux)

Document 3 – Systèmes de culture des micro-algues d’intérêt biotechnologique

Document 4– Description de quelques protozoaires