C'est donc ce schéma qui résume la constitution à l'échelle cellulaire
Cependans nos recherches nous on amené à penser que le penicilium roqueforti avait une spécificité à l'échelle moléculaire. En effet, il serait composé de penicilline.
Petit rappel historique
1) Comment a-t-on découvert une telle substance ?
En 1928, le docteur Alexander Fleming de retour de vacances découvre que ses cultures de staphylocoques ont été contaminées par un champignon microscopique : le Penicillium notatum. Au lieu de se débarrasser de ses cultures désormais inutilisables, Alexander Fleming décide d’observer l’effet du champignon sur les staphylocoques. Il remarque alors que les staphylocoques ne se développent pas, et même régressent à proximité du champignon. Il en déduit alors que le Penicillium notatum, secrète une substance qu’il appellera par la suite « pénicilline ».
2) L’extraction de la pénicilline
En 1940, le pharmacologiste Howard Florey et le biochimiste Ernst Chain mettent en place une culture de Penicillium notatum obtenue grâce au docteur Fleming. Ils parviennent ainsi à isoler une très faible quantité de pénicilline. C’est le chimiste Edward Abraham qui trouva le moyen de la purifier afin de l’utiliser à des fins médicales. Il utilise pour cela une technique toute récente : La chromatographie sur colonne.
3) La production de pénicilline
La pénicilline a fait ses preuves dans la médecine. Il est désormais temps de la produire. Le Penicillium notatum ne permet de produire qu’une faible quantité de pénicilline, trop faible pour être produite à grande échelle.
Pendant la seconde guerre mondiale, des recherches sont menées afin d’optimiser la production de pénicilline à grande échelle. On découvre qu’un champignon de la famille du Penicillium notatum permet de produire de la pénicilline en très grandes quantités : le Penicillium chrysogenum.
Il s’avère donc que plusieurs espèces de champignons de la famille des Penicillium seraient capables de produire de la pénicilline.
Mais, trouve-t-on trace dans le passé de l’emploi de Penicillium à des fins médicales ?
Dans l’antiquité, les égyptiens utilisaient des moisissures se développant sur le pain pour soigner les infections. Les chinois semblent avoir utilisé des graines de soja infestées de moisissures pour traiter les infections cutanées. Au Moyen-Age, les bergers avaient l’habitude d’utiliser du fromage de type bleu (tel que le Roquefort) pour traiter les plaies et ainsi éviter la gangrène.
Ainsi, les moisissures et notamment celles du Roquefort seraient utilisées depuis fort longtemps pour lutter contre les infections. Nous avons donc choisi de formuler l’hypothèse suivante :
Les moisissures du Roquefort contiennent de la pénicilline.
Nous avons eu l’idée des expériences suivantes :
1)Réaliser l’expérience qu’a découverte Fleming par hasard en remplaçant le Penicillium notatum par du Penicillium roqueforti
Nous n’avons cependant pas pu exploiter cette expérience en raison de l’absence d’un de nos camarades qui gardait chez lui notre culture de Penicillium roqueforti.
En conséquence, nous sommes directement passés sur une expérimentation à base de pénicilline que nous aborderons dans la partie suivante (Le mode d’action de la pénicilline). Vous y trouverez un protocole expérimental semblable en tous points à celui que nous aurions utilisé pour cette expérience.
2) Extraire de la pénicilline par chromatographie
But de la manipulation : extraire de la pénicilline a partir de pénicillium
Manipulation 1 : extraction du pénicillium du roquefort
Matériel utiliser : - un bec bunsen
- un scalpel
- une pipette de 5ml
- de l’eau distillée stérile
- un échantillon de roquefort
- un bac en verre
- une boite de pétri
La première manipulation est la plus simple elle consiste à extraire grossièrement la matière bleue du roquefort du reste du fromage a l’aide d’un scalpel stérilisé avec le bec bunsen, cependant il faut impérativement attendre que le scalpel refroidisse car après stérilisation celui ci est très chaud et risque de tuer le Penicillium qui est fragile et qui ne résiste pas à de telles températures. L’eau distillée est utilisée avec la pipette pour éliminer les restes de fromage présents sur le scalpel après une extraction, chaque morceau de pénicillium récolté est ensuite stocké dans la boite de pétri. Il vaut mieux avoir une quantité conséquente de roquefort pour la manipulation 2 qui est délicate. Cela permettra en cas d’échec de la recommencer.
Manipulation 2 : extraction de la pénicilline à partir du Penicillium extrait précédemment par une technique de chromatographie.
La chromatographie au sens large a pour but de séparer d’un mélange les différentes substances. Autrement dit, il s’agit de les isoler. Il existe plusieurs chromatographies, chacune ayant ses spécificités.
Celle que nous utiliserons sera celle qu’a employée Howard Florey pour extraire de la pénicilline à partir de Penicillium notatum qui est : la chromatographie sur colonne.
Matériel a utiliser :
- un bécher
- un papier a chromatographie
- une colonne en verre
- un morceau de coton
- une pince
- 10g de silice
- une pipette avec de l’eau distillée
Fixer verticalement la colonne à l’aide d’une pince .Déposer un petit morceau de coton dans le bas de la colonne. Peser environ 10 g de silice. Introduire la silice dans la colonne. Tapoter la colonne afin d’obtenir une surface plane de silice .Placer un bécher sous la colonne .Introduire doucement de l’eau distillée (à l’aide d’une pipette plastique par écoulement de long de la paroi de la colonne). Ajouter une quantité d’eau suffisante pour être environ à 2 cm au dessus de la surface plane de la silice.
Par manque de temps et de moyen, nous n’avons pu réaliser cette expérience. Il nous manquait en effet l’éluant nécessaire à la séparation de la pénicilline.
Pour clore cette partie , nous présentons la composition de la penicilline. Nous vous aurons donc exposé en totalité la composition de la moisissure.
Structure de la molécule de pénicilline
Formule chimique : C8H11N2O3S-R
On peut décomposer la molécule comme suit :
- C8H11N2O3S : acide péniciloïque (pénicilline naturelle sans radical)
Radical R : molécule variable des pénicillines. Par exemple dans le cas de la pénicilline G (pour Gold standard car c’est la molécule de référence), il s’agit d’un groupe Benzyle de formule C6H5-CH2-
Un hyphe est un filament, à plusieurs ils forment le mycélium du pénicillium. Ils servent à nourrir le champignon: c’est l ‘appareil végétatif du mycélium.
Les conidies sont les spores ils permettent la reproduction asexuée : c’est un type de reproduction très répandu chez les moisissures. Cela correspond à une simple multiplication des cellules qui ont toutes le même génome. L’avantage de ce type de reproduction est qu’elles n’ont pas besoin d’être plusieurs pour se reproduire. L’inconvénient de ce type de reproduction c’est que l’espèce n’évolue presque pas car, contrairement à la reproduction sexuée, il n‘y a pas de croisement des génomes donc pas d’évolution.
Cette partie va vous permettre de comprendre de quoi se compose la moisissure. Pour cela nous allons vous montrer toutes les opérations qui nous ont permis d'analyser sa composition.
Nous avons analysé ces moisissures grâce a un microscope électronique. Cependant il ne suffit pas de mettre les moisissures sur le microscope pour pouvoir les observer, il faut réaliser une préparation qui permet une bien meilleure observation. (C’est le site www.chambon.ac-versailles.fr qui nous a donné les renseignements nécessaires)
Il fallait :
| Préparer le matériel | Rassembler une lame et une lamelle de verre propres et sèches, un compte-gouttes, un liquide de préparation (eau, colorée ou non), des pinces fines… et ce que l’on veut observer. |
| Placer l’objet sur la lame de verre | Si l’élément observé est liquide, on en prélève avec le compte-goutte et on en dépose une goutte au centre de la lame. |
| Si l’élément observé est solide, on dépose une goutte du liquide de préparation au centre de la lame, on place ensuite l’objet dans la goutte, à l’aide des pinces fines. Par exemple on prélève une petite partie de la moisissure que l’on veut étudier, en faisant le possible pour ne pas enchevêtrer les filaments. | |
| Des éléments du type « poudre » se font à sec, sans eau ni colorant. C’est le cas des écailles des ailes de papillons (on enlève un peu de « poussière » d’une aile de papillon, on la dépose sur une lame de verre) ou du pollen (on frotte l’étamine sur le centre de la plaque de verre). | |
| Pour observer de petits animaux, on utilise des lames spéciales qui ont un creux pour que l’animal puisse « tenir en épaisseur ». Ces lames sont appelées « lames à concavité ». | |
| Recouvrir d’une lamelle | On prend la lamelle très délicatement par deux de ses cotés, on la pose contre la lame par un troisième coté. On approche la lamelle au contact du liquide, tout en la maintenant oblique par rapport à la lame. On lâche délicatement la lame. |
Ces instructions suivies à la lettre nous avons observé les moisissures et dessiné sous forme d'un schéma le penicillium roqueforti
