BTS Biotechnologie - Académie de Nancy-Metz

Sujet zéro BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR BIOTECHNOLOGIES
MICROBIOLOGIE
ET GÉNIE FERMENTAIRE
Durée de l'épreuve : 2 heures
Coefficient : 1 Le sujet comporte 8 pages numérotées de 1/8 à 8/8
L'usage d'un dictionnaire anglais/français est autorisé
L'usage de la calculatrice est interdit
Sujets zéros du BTS biotechnologies : avertissement. Les sujets zéros ont été conçus par des professeurs enseignant en BTS et
finalisés en commission de choix et d'élaboration de sujets. Contrairement
aux sujets d'examens, ils n'ont pas été testés. Leur faisabilité pendant le
temps imparti par un élève moyen n'a donc pas été vérifiée.
Il s'agit ici de montrer l'orientation et l'esprit dans lequel les sujets
peuvent valider les connaissances et savoir-faire acquis lors de la
formation des étudiants se préparant au BTS biotechnologies. Ces sujets ne
constituent pas des « modèles » ; ils donnent l'orientation des sujets
d'évaluation respectant les définitions de l'épreuve, et selon les
préconisations qui ont guidé leur élaboration. (cf « avertissement ») Ces sujets sont à porter à la connaissance des étudiants en formation et à
travailler avec eux à titre d'entraînement pour les épreuves terminales.
Ils nécessitent que soient conjointement mobilisées les connaissances des
élèves et leurs capacités à exploiter les documents associés. Le virus respiratoire syncytial (VRS) : mise au point d'un vaccin
recombinant De nombreux laboratoires sont impliqués dans la mise au point, la
fabrication et la production de vaccins antiviraux tels que le vaccin
contre la grippe aviaire, le SIDA.... Un centre d'immunologie s'est investi
dans un projet de développement d'un vaccin recombinant contre le virus
respiratoire syncytial (VRS). En effet ce virus est un véritable problème
de santé publique puisqu'il provoque chez les nouveau-nés et chez les
personnes immunodéprimées des maladies telles que bronchiolites ou
pneumopathies. Le virus respiratoire syncytial (3,5 points) Le VRS appartient à la famille des Paramyxoviridae. Il possède une
enveloppe, une capside à symétrie hélicoïdale et renferme un ARN simple
brin de polarité négative. Afin d'étudier les modifications phénotypiques sur les cellules suite à
l'infection par le VRS, on réalise une culture virale à partir d'un
prélèvement bronchique. 1 Nommer la caractéristique principale que doivent présenter les cellules
pour subir un cycle viral complet.
2 À partir du document n° 1, nommer les étapes de 1 à 12 du cycle viral
proposé, sur la copie. Mise au point d'un vaccin recombinant contre le VRS (6,5 points) La démarche du laboratoire est de créer de nouvelles protéines vaccinales
par génie génétique. Pour cela une souche d'Escherichia coli BL21 a été transformée par un
plasmide codant pour une protéine recombinante de l'enveloppe virale,
d'environ 100 kDa. On cherche à produire cette protéine en bioréacteur. La souche utilisée contient le prophage ?DE3 dont l'un des gènes codant
l'ARN polymérase du bactériophage T7 est sous le contrôle du promoteur et
de l'opérateur de l'opéron lactose. Ainsi l'expression de la protéine
recombinante est induite par la présence du lactose ou d'un analogue. La souche recombinante est cultivée en milieu standard LB et en milieu
appelé « auto-inductible » ZYM-5052 dont la composition est fournie dans
le document n° 2. 1 Indiquer le rôle des composants soulignés du milieu ZYM-5052.
2 Expliquer comment le phénomène d'induction survient séquentiellement au
cours de la croissance de la souche dans ce milieu et permet
l'expression de la protéine virale. La production de la protéine recombinante a été analysée par SDS-PAGE ;
les résultats de l'expérience sont présentés dans le document n° 3.
3 Analyser et interpréter les résultats obtenus. Conclure quant à la
pertinence de l'utilisation du milieu ZYM-5052. Le marqueur de sélection du plasmide est classiquement le gène de
résistance à l'ampicilline.
4 Nommer la famille à laquelle appartient l'ampicilline. Justifier la
réponse.
5 Expliquer avec précision le mode d'action de l'ampicilline.
6 Nommer le mécanisme de résistance à l'ampicilline codé par le gène AmpR .
Expliquer le mode d'action.
Production d'une protéine virale recombinante en fermenteur pré-pilote
(8 points)
La souche recombinante est mise en culture dans du milieu ZYM-5052 en
fermenteur 7,5 L dont le schéma est présenté document n° 4. Donnée : on considère que le volume utile est égal aux 2/3 du volume du
fermenteur. 1 Donner sur la copie le nom et le rôle de chacun des éléments légendés
dans le document n° 4 (de a à e).
La demande en dioxygène de la souche est telle que la concentration en
dioxygène dissous dans le milieu ne doit pas descendre en dessous de 20%
de saturation (CLO2 critique). Les courbes représentant l'évolution au cours du temps de la
concentration en dioxygène du milieu (en % de saturation) et de la
biomasse sont présentées document n° 5.
3 Définir la CL O2 critique.
4 À partir des données du document n° 5, calculer le débit d'air imposé
pendant la croissance.
5 Commenter et interpréter la courbe CL O2 = f(t).
6 Indiquer si les conditions d'aération sont satisfaisantes. Justifier la
réponse.
7 Déterminer la vitesse spécifique de croissance et le temps de génération
pendant la phase exponentielle.
8 Calculer la productivité horaire totale en biomasse en g.h-1 (facteur de
proportionnalité : 0,7 g.L-1.UA600-1).
Le document n° 6 présente la courbe de formation de la protéine
recombinante pendant la croissance de la souche.
10 Calculer la productivité volumique horaire maximale en protéine
recombinante. Clarté et rigueur de l'expression écrite de la composition (2 points) |LB |ZYM-5052 |
|3,50 |12,10 |
Légende : ( ( : DO à 600 nm * * : CL02 (%) Légende : ( ( : DO à 600 nm * * : Concentration en protéines -----------------------
Document n° 1 [pic][pic] Document n° 6 11 10 9 8 7 Schéma du cycle d'un virus à ARN négatif Composition ZYM-5052 medium (for 1L) Document n° 2 ZYM-5052 . 95,7 mL ZY
o 5 g Yeast extract
o 10 g N-Z-amine AS (caseine hydrolysate enzymatic soluble from
Bovin Milk)
o 1L of H2O . 300 µL MgSO4
. 2 mL 50x solution 5052 (1x solution 5052 : 0,5% glucose, 0,2%
lactose)
. 2 mL 50x solution M (1x solution M : 50 mM PO4, 50 mM NH4Cl, 5mM
Na2SO4)
. eau distillée qsp 1L
S : soluble proteins
T : total proteins
M : molecular weight marker
[pic] SDS-PAGE gel OD at 600 nm Document n° 3 Schéma du fermenteur prépilote de 7,5 L Document n° 4 [pic] [pic] a b c b |Temps (h)|DO 600 |
| |nm |
|9,2 |1,00 |
|11,2 |1,82 |
|12,7 |3,28 |
|14,1 |5,47 |
|15,5 |9,20 |
|17,3 |16,44 |
|18,6 |24,53 |
|19,0 |27,38 |
|19,6 |32,78 |
|20,2 |35,87 |
|21,1 |40,04 |
|22,3 |40,04 |
|23,2 |40,04 |
|23,6 |40,04 |
induction [pic] [pic] [pic] Croissance et production de la protéine recombinante en fermenteur
prépilote
DO 600 nm = f(t) et P = f(t)
Evolution de la CLO2 et de la biomasse au cours du temps
DO à 600 nm = f(t) et CLO2 = f(t)
Conditions de culture : Milieu : ZYM 5052 Aération : 0,4 VVM
Température : 37°C Agitation : 500 rpm
Pression de travail : 1,2 atm Document n° 5 e