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STL
Centre d’examen : Antilles-Guyane
Matiere : Specialite Biochimie, Biologie et Biotechnologies
Annee : 2026
Session : Normale
Duree : 3 heures
Repere : 26-TL3BAG1
Calculatrice : autorisée avec mode examen actif ou sans mémoire type collège
ÉTUDE DE FERMENTS LACTIQUES GÉNÉTIQUEMENT MODIFIÉS
L’acide lactique est un conservateur utilisé par de nombreuses industries, en particulier cosmétiques et agro-alimentaires. Comme additif alimentaire, il est identifié par le code E270 et sa production à l’échelle industrielle est réalisée par fermentation microbienne à partir de glucides. Les microorganismes utilisés pour produire l’acide lactique sont appelés ferments lactiques.
Partie I – Questionnement scientifique et technologique (durée indicative 2 h 30)
Streptococcus thermophilus, une souche de ferment lactique parmi les plus utilisées dans l’industrie, a été génétiquement modifiée par plusieurs techniques de biologie moléculaire dans le but d’améliorer le rendement de production d’acide lactique. Cette souche génétiquement modifiée est appelée S. thermophilus GM.
1. PRINCIPE DE LA TECHNIQUE DE MODIFICATION GÉNÉTIQUE DE S. THERMOPHILUS SAUVAGE
Une modification génétique de S. thermophilus a été effectuée par la technique CRISPR-Cas9. L’utilisation de cette technique a permis d’ajouter un gène impliqué dans la fermentation lactique dans le génome de la bactérie.
Q1. Reporter sur la copie les repères 1 à 4 et identifier les éléments qu’ils désignent à partir de la description du principe.
Q2. Argumenter le choix de la séquence d’ARN-guide parmi les propositions données.
2. VÉRIFICATION DE L’EFFICACITÉ DE LA PRODUCTION INDUSTRIELLE DE L’ACIDE LACTIQUE PAR LES DEUX SOUCHES DE S. THERMOPHILUS
2.1. La fermentation lactique
Q3. Établir le bilan de matière de la dégradation d’une mole de lactose en lactate.
2.2. Dosage de l’acide lactique
Le dosage du lactate produit par la souche de S. thermophilus GM et du lactate produit par une souche de S. thermophilus sauvage est effectué par une méthode enzymatique.
Q4. Montrer que la méthode enzymatique utilisée est une méthode en point final.
Q5. Montrer que le protocole utilisé permet le dosage du L-lactate et du D-lactate.
Q6. Expliquer le choix d’une dilution au 1/100ème du milieu de culture, préalable au dosage.
Q7. Calculer la concentration en masse de lactate dans l’échantillon dilué puis dans l’échantillon non dilué.
Q8. Argumenter l’intérêt de la modification génétique de la souche S. thermophilus pour la production d’acide lactique.
3. PRODUCTION DE FERMENTS LACTIQUES
3.1. Étude de la croissance des deux souches de S. thermophilus
Q9. Calculer la vitesse spécifique de croissance µexpo (en min-1) puis le temps de génération G de la souche S. thermophilus GM pendant la phase exponentielle de croissance.
Q10. Comparer les courbes de croissances obtenues pour la souche sauvage et la souche GM selon les critères suivants : durée de la phase de latence, vitesse spécifique de croissance et concentration en biomasse finale.
Q11. Argumenter l’intérêt de la modification génétique de la souche S. thermophilus pour la production de ferments lactiques.
3.2. Étude de la dépendance de la souche S. thermophilus aux facteurs de croissance
Q12. Interpréter les résultats obtenus pour le disque témoin, pour chaque souche.
Q13. Interpréter les résultats du test de dépendance aux facteurs de croissance pour les deux souches.
Q14. Argumenter l’intérêt de la modification génétique de la souche S. thermophilus pour le coût de production.
4. BILAN
Q15. Comparer sous la forme d’un tableau l’ensemble des caractéristiques des souches de S. thermophilus sauvage et GM étudiées.
Partie II – Question de synthèse (durée indicative 30 minutes)
Les ferments lactiques sont très utilisés dans les bio-industries et plus particulièrement dans l’industrie laitière. Cependant, on peut observer des accidents de fabrication suite, par exemple, à une contamination par des virus des ferments lactiques appelés bactériophages. Ces infections peuvent entraîner une inefficacité des ferments et donc une diminution de qualité des produits voire une impossibilité de production.
Q16. Rédiger un paragraphe présentant les solutions envisagées pour lutter contre la présence des bactériophages dans l’industrie laitière en précisant leurs limites.