Introduction to Biotechnology (Lecture 1) PDF

Democratic And Popular Republic Of Algeria Ministry Of Higher Education And Scientific Research University of sciences Boumerdes Faculty of Sciences Field: Biotechnology ntroduction to Biotechnology Lecture 1 : Generalities Presented by: Dr. N...

Democratic And Popular Republic Of Algeria Ministry Of Higher Education And Scientific Research University of sciences Boumerdes Faculty of Sciences Field: Biotechnology ntroduction to Biotechnology Lecture 1 : Generalities Presented by: Dr. Nourelhouda  La Biotechnologie Signifie Quoi? Le mot BioTechnologie est formé de deux termes: Bio, dont l’origine grec est Bios ce qui signifie « la vie ». Ce terme a évolué au mot Biologie au début du XIXème siècle. Technologie venant du grec Technologia. Ce mot est apparu dans les textes français en 1656 pour désigner « l’étude des techniques , des outils, des  Origine En 1913, Károly Ereky a utilisé le terme « Biotechnologie » pour la première fois, pour décrire une technologie basé sur la conversion des matières premières organique en un produit plus utile. Pour Ereky, ce terme indique le processus par lequel des matières premières pourraient être mis à niveau biologique en produits socialement utiles. Depuis sa création, la notion de la biotechnologie Utilisation des La conservation microorganisme des aliments A s B pour éviter la dans différents perte suite à la procédés de détérioration fabrication microbienne qui (pain, vin, a conduit à la fromage). découverte de la fermentation.  Définition La biotechnologie est une C’est l’ensemble des science techniques, méthodes et multidisciplinaire qui procédés utilisant des associe les potentialités 20% systèmes biologiques d’une entité vivante ou [Organismes vivants : une partie de cette entité cellules animales / à différentes techniques et 50% végétales, procédés dans un but microorganismes) ou des économique. Actuellement  Selon la FAO Cette organisation donne deux définitions complémentaires de la biotechnologie: « L’utilisation de procédés biologiques ou d’organismes vivants pour la production de matières et services bénéfiques à l’humanité ». « La biotechnologie implique la manipulation, sur des bases scientifiques, d’organismes vivants, particulièrement à l’échelle génétique, afin de produire des nouveaux produits les hormones, les vaccins et les anticorps monoclonaux ».  Selon l’ OCDE En 2005, l’organisation de coopération et de développement économique a élaboré une définition unique listée de la biotechnologie: « L’application de la science et de la technologie à des organismes vivants, de même qu’à ses composantes, pour modifie des matériaux vivants ou non vivants aux fins de production de connaissances, de biens et Historique et Evolution Biotechnolo gies Biotechnolog ies Biotechnologies Traditionnell contemporaine es s Biotechnologies Traditionnelles La biotechnologie ancienne ou de premières générations, est un processus multidisciplinaire mis en place par l’humanité, de manière empirique, sans connaître ni comprendre les principes de la fermentation ou de la génétique, depuis plus de 5 000 ans. Ne repose pas sur les connaissances des principes de la fermentation ou de la Dès le début de la domestication des plantes et des animaux, période correspondante à l’apparition de l’agriculture et de l’élevage; l’homme s’est intéresser à la transformation des produits. Culture des Contamination avec les plantes bactéries et levures Des aliments et boissons Elevage des fermentés animaux  Biotechnologies Modernes L’évolution de la biotechnologie et de l’élargissement des ces champs d’application sont fortement liés: D’une part à la découverte et la compréhension de nouveaux concepts biologiques et surtout ceux de la biologie moléculaire. D’autre part avec le perfectionnement des procèdes techniques qui sont de plus en plus informatisés. Repose sur des connaissances théoriques et des applications de plus en plus maîtrisées. Utilisation de micro-organismes et d’enzymes modifiés, directement ou non, pour produire des agents d’intérêt.  Elle a apparu à la fin du XXe siècle à la suite de la découverte de l'ADN et de l'ARN. Elles incluent: La protéomique: avec le séquençage, la synthèse de protéines/ peptides complexes. Les techniques de biologie moléculaire: Séquençage des acides nucléiques, la synthèse d'ADN/ARN, l'amplification d’ADN/ARN, l'utilisation de sondes géniques. La bioinformatique. Depuis le milieu des années 1990, le domaine de la transgénèse est le plus médiatisé et toujours en expansion. Mais des progrès sont attendus dans les domaines des nanobiotechnologies.  Evolution au cours de temps Fermentation des: Aliments sucrés → boisson alcoolisées Préhistoire Lait → lait caillé Blé → pain (levures) préparation des peaux au Tannage à l’aide d’excréments 1650 Production du vinaigre 1ere Observation des bactéries avec une loupe Vers 1680 (Leuwenhoek ) Distinction entre les levures et les acetobacters (Louis 1867 Pasteur ) Développement des 1er vaccins (Louis Pasteur et Robert Vers 1890 Koch) typhoïdique (1896), cholérique (1896)  Utilisation des protéases d’origine 1908 animales pour la fabrication de la poudre à laver À partir 1920 Obtention de l’acide citrique 1928-1929 Découverte de la pénicilline (A.Fleming) Découverte de la 1943 streptomycine (Selman Waksman) Depuis 1949 Transformation microbiennes (bioconvertion) des stéroïdes à l’échelle industrielle Obtention de l’acide glutamique (neurotransmetteur/stimule le SN) par fermentation Depuis 1957 avec Corynebacterium glutamicum  Ajout systématique de protéase À partir 1960 d’origine microbienne aux poudre à laver Utilisation de présure d’origine microbienne dans la À partir 1965 fabrication des fromages Utilisation du « high fructose corn À partir 1970 syrop » à la place du sucre dans les limonades Découverte des enzymes de restrictions 1972-1973 Développement de la technique de recombinaison in vitro (Cohen et Boyer ) Développent de la technique 1975 d’hybridome ,les Ac monoclonaux (Milstein et Kohler ) Expression des protéines À partir 1977 recombinantes à l’intérieur de la bactérie À partir Les 1ere plantes résistantes aux herbicides 1982 Animaux transgénique (Souris knock-out) Développement de la méthode PCR pour une 1985 amplification rapide de l’ADN (Kerin Mullis ) culture à l’échelle industrielle de cellules À partir transfectées pour la production de produits 1990 pharmaceutiques Début du séquençage complet du génome humain 1996 Décodage complet du génome de la levure boulangère 1998 Culture de cellules souches embryonnaires humaines Naissance de la brebis Dolly, un clone identique à sa mère Stockage de l’équivalent de 2 milliards 1998 de bases sous forme de séquences d’ADN connus Séquençage du génome de drosophile 1999 en 4 mois (1,4 Milliards de paires de bases). 2000 Publication sur le web de 90% des séquences du génome humain 2007 Reprogrammation de cellules adulte en cellules souches pluripotentes par des vecteurs viraux (iPS). Différents Types de La  Biotechnologi es Blanches Biotechnologi es Biotechnologi Bleues es Rouges BioTechnologi es Biotechnologi es Biotechnologi Jaunes es vertes Ces appellations colorées sont une initiative européenne. Le reste du monde leur préfère des appellations plus explicites : industrial biotech , healthcare biotech, agrifood biotech, environnemental biotech, marine biotech  Les technologies  Mécanique Automatisation Fluide Optique Autorégulation Génie Chimie analytique Génie Génie Biologie Cellulaire Chimique Biologique Bio Chimie organique technologie Immunologie Electrochimie Chimie Biochimie Biologie Enzymologie Chimie des polymères Génétique Pourquoi La Biotechnologie? Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles la biotechnologie est importante et pourquoi elle est largement utilisée dans divers domaines. 1. Amélioration de la santé humaine : Les biotechnologies ont permis le développement de médicaments, de vaccins et de thérapies géniques pour traiter et prévenir de nombreuses maladies, améliorant ainsi la santé et la qualité de vie de la population. 2. Sécurité alimentaire : Les biotechnologies agricoles, telles que les cultures génétiquement modifiées, ont contribué à accroître la production alimentaire, à améliorer la résistance des cultures aux maladies et aux ravageurs, et à rendre la production agricole plus durable. 3. Protection de l'environnement : Les biotechnologies peuvent être utilisées pour dépolluer des environnements contaminés, décomposer des déchets dangereux, et développer des sources d'énergie renouvelable et plus propres. 4. Développement de nouveaux matériaux et produits : Les biotechnologies ont ouvert la voie à la création de nouveaux matériaux, tels que les bioplastiques, ainsi qu'à la fabrication de produits 5. Avancées dans la recherche scientifique : Les biotechnologies fournissent des outils précieux pour la recherche fondamentale en biologie, en génomique, en protéomique et dans de nombreux autres domaines scientifiques. 6. Diagnostic et suivi de maladies : Les biotechnologies ont permis le développement de tests de diagnostic plus précis et de techniques de suivi de maladies, ce qui est essentiel pour une gestion efficace des soins de santé. 7. Conservation de la biodiversité : Les biotechnologies sont utilisées pour la préservation et la restauration de la biodiversité, notamment pour la conservation des espèces en voie de disparition. 8. Amélioration de la qualité de la vie : Les biotechnologies ont conduit à des avancées telles que la production de médicaments biosimilaires, la thérapie cellulaire et génique, ainsi que des traitements pour des affections En résumé, la biotechnologie joue un rôle essentiel dans l'amélioration de la santé, de l'environnement, de l'agriculture, de l'industrie et de la recherche scientifique. Elle a le potentiel de résoudre de nombreux défis mondiaux et de contribuer de manière significative au progrès de la société. Thanks For Your Attention! 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