Agrégation biologie interne 2024, épreuve 1Sujet et rapport du jury

RECTIFICATIF

INFORMATION AUX CANDIDATS

AGRÉGATION INTERNE BIOCHIMIE - GÉNIE BIOLOGIE

• -Concours interne de l'Agrégation de l'enseignement public :

• -Concours interne de l'Agrégation de l'enseignement privé :

• -mobiliser ses connaissances scientifiques et technologiques pour expliciter ou valider les solutions retenues ;
• -utiliser une ressource proposée pour élaborer un support pédagogique permettant la transmission ou l'évaluation de connaissances et méthodes par les élèves à un niveau de formation déterminé.

Les biotechnologies au service des performances sportives en vue des Jeux Olympiques Paris 2024 : l'exemple des maltodextrines

Partie 1 : Les maltodextrines, des constituants des boissons énergétiques

• un goût supposé agréable : les qualités gustatives et la couleur de la boisson peuvent influencer les quantités bues pendant l'effort ;
• une absorption rapide pour favoriser l'effort en continu ;
• une capacité à maintenir le volume extracellulaire ;
• une bonne tolérance par le tube digestif pour éviter les troubles gastro-intestinaux nuisibles physiologiquement et psychologiquement.

• ST1. Montrer en quoi les boissons du groupe isotonique répondent le mieux à la définition d'une boisson énergétique.
• ST2. Expliquer comment, lors d'un effort intense, la prise d'une boisson hypotonique peut conduire à l'apparition d'un œdème cellulaire, en particulier au niveau du cerveau.
• P1.Proposer une activité technologique utilisant le contexte des boissons énergétiques pour faire appréhender aux élèves le concept d'osmose, en enseignement de BPH de 1^(ère) ST2S. Préciser les prérequis, les capacités, les compétences disciplinaires et transversales travaillées, les moyens mis en œuvre et l'organisation spatio-temporelle.

• ST3. Argumenter, dans le cadre d'un exercice d'endurance physique, l'intérêt physiologique d'ajouter du fructose, et non du glucose, aux boissons énergétiques contenant des maltodextrines.

Partie 2 : Éléments de maîtrise du processus de fabrication des maltodextrines

2.1. Étape de gélatinisation

• ST4. Décrire les phénomènes physico-chimiques aboutissant au gonflement de l'amidon durant cette étape de gélatinisation. Argumenter l'intérêt de cette étape pour faciliter la digestion enzymatique.

2.2. Dimensionnement de certaines opérations unitaires

2.3. Critères microbiologiques du produit fini

• -le rendement d'immobilisation, en utilisant la masse d'enzyme présente avant et après immobilisation ;
• -le rendement d'activité, en utilisant l'activité de l'enzyme avant et après immobilisation ;
• -l'efficacité d'immobilisation, en effectuant le rapport des activités spécifiques avant et après immobilisation.

• ST14. Analyser l'effet des mutations sur les paramètres cinétiques et la stabilité de l'α-amylase.
• ST15. Argumenter la position des résidus d'acides aminés mutés et les mutations choisies afin d'améliorer la stabilité et l'activité catalytique de l'enzyme étudiée.

• P2.Proposer, sur deux pages au maximum, une fiche qui pourrait être le résultat d'un travail réalisé avec les élèves.

Partie 3 : Maladies intestinales inflammatoires et maltodextrines

• ST16. Exploiter les données du document 9 pour en déduire l'effet des maltodextrines dans le cadre des maladies inflammatoires de l'intestin.

• ST17. Schématiser les édifices moléculaires obtenus lors du marquage des coupes de côlon.
• ST18. Proposer un témoin de spécificité de l'anticorps anti-Muc-2.

• ST19. Expliquer le rôle des réactifs suivants : bovine serum albumin 1 %, Tween 0,1 % et DAPI.

• P3.Proposer un plan de manipulation (conditions opératoires et techniques mises en œuvre) permettant de mimer l'effet de différentes boissons sur le microbiote intestinal. Préciser le matériel, les réactifs et les souches utilisés. Le protocole n'est pas à détailler. Réaliser l'analyse critique du modèle expérimental proposé.

Document 2 : Influence de l'ajout de fructose dans les boissons énergétiques contenant des maltodextrines

2A : Breath ^(13)CO_2 enrichment during exercise with ingestion of either maltodextrin and fructose (MD+F), maltodextrin (MD), or plain water (WAT)
Adapté de Maltais et al., Medicine & Science in Sports & Exercise, 2005

2B : Transport of glucose and fructose from the intestinal lumen to the circulation
Adapté de Sutehall et al., Current Sports Medicine Reports, 2018

2C : Présentation d'une partie des voies métaboliques hépatiques impliquant le fructose et le glucose

Adapté de Planet-Vie

Document 3 : Processus industriel de transformation de l'amidon en maltodextrines

3A : Diagramme de fabrication

3B : Évaporateur multi-effet

Les évaporateurs sont des installations industrielles permettant de concentrer un produit liquide par élimination d'eau par voie thermique et par ébullition.
On appelle « évaporateur multiple-effet » un ensemble d'évaporateurs dans lequel la vapeur (de solvant) générée dans un évaporateur (i) est réutilisée comme vapeur de chauffage dans l'évaporateur suivant (i + 1). Seul le premier évaporateur est chauffé à l'aide de vapeur vive (primaire). Ce principe de fonctionnement est obtenu en décalant les pressions de chacun des évaporateurs de façon à obtenir, dans l'évaporateur (i), une vapeur se condensant à une température supérieure à la température d'ébullition de l'évaporateur (i+1).

3C : Atomiseur sécheur ou atomiseur / spray dryer

Les atomiseurs sécheurs sont des installations industrielles transformant un produit liquide en un produit solide (poudre) par élimination d'eau par voie thermique et par entraînement. Lors du séchage par atomisation, afin d'évaporer l'eau, le liquide est pulvérisé en gouttelettes au moyen d'un pulvérisateur à disque tournant dans une enceinte cylindrique verticale au contact d'un courant d'air chaud. Les gouttelettes sont alors transformées en une poudre sèche avant de tomber sur les parois inférieures du cylindre. La séparation de la poudre et de l'air humide se fait ensuite dans des cyclones.
Au cours de cette opération unitaire, l'air ambiant est chauffé pour devenir l'air entrant qui se charge en humidité et se refroidit au contact des gouttelettes de produit et devient l'air sortant.

Document 4 : Diagramme enthalpique de l'air humide de Mollier

Document 5 : Article 3 et extraits de l'annexe I du règlement (CE) 2073/2005 du 15 novembre 2005 concernant les critères microbiologiques applicables aux denrées alimentaires

Article 3

Exigences générales

• 1.Les exploitants du secteur alimentaire veillent à ce que les denrées alimentaires respectent les critères microbiologiques pertinents établis à l'annexe I. À cette fin, à tous les stades de la production, de la transformation et de la distribution de denrées alimentaires, y compris la vente au détail, ils prennent des mesures, dans le cadre de leurs procédures fondées sur les principes HACCP ainsi que de leurs bonnes pratiques d'hygiène, afin que:
• a)la fourniture, la manipulation et la transformation de matières premières et de denrées alimentaires relevant de leur contrôle s'effectuent de façon à ce que les critères d'hygiène des procédés soient respectés;
• b)les critères de sécurité des denrées alimentaires applicables pendant toute la durée de conservation des produits soient respectés dans des conditions de distribution, d'entreposage et d'utilisation raisonnablement prévisibles.

2. Le cas échéant, les exploitants du secteur alimentaire responsables de la fabrication du produit conduisent des études conformément à l'annexe II afin d'examiner si les critères sont respectés pendant toute la durée de conservation. Cette disposition s'applique notamment aux denrées alimentaires prêtes à être consommées permettant le développement de Listeria monocytogenes et susceptibles de présenter un risque pour la santé publique lié à Listeria monocytogenes.

• peut fixer, pendant le procédé, des valeurs intermédiaires suffisamment basses pour garantir que la limite de 100 ufc ne sera pas dépassée au terme de la durée de conservation.
• ( ^6 ) 1 ml d'inoculum est déposé sur une boîte de Petri d'un diamètre de 140 mm ou sur trois boîtes de Petri d'un diamètre de 90 mm.
• compétente, que le produit respectera la limite de 100 ufc/g pendant toute la durée de conservation.
• genres de produits peuvent aussi appartenir à cette catégorie, sous réserve d'une justification scientifique.
• et du Conseil.
• contamination par les salmonelles.
• ^((1)) Uniquement les crèmes glacées contenant des ingrédients laitiers.
• -M4
  ____ <
• -M9
  ____ ‹

• 

  
  une telle corrélation entre Enterobacteriaceaet − M9 Cronobacter spp. 4
• (^(15)) E. coli est utilisée ici comme indicateur de contamination fécale.
• -M7 ( ^(16) ) Chaque unité d'échantillon comprend un nombre minimal d'animaux différents conformément à la norme EN/ISO 6887-3.
• ^((17)) En particulier les espèces de poissons des familles Scombridae, Clupeidae, Engraulidae, Coryfenidae, Pomatomidae, Scombresosidae.
• lot doit être considéré comme dangereux, n'est pas applicable, sauf si le résultat est supérieur à M.
• -M9
  ____ <
• d'engraissement.
• ^((21)) Pour ce qui est des souches monophasiques de Salmonella typhimurium, seules celles dont la formule antigénique est -C5 1,4,[5],12:i:- 4 sont visées. 4
• ^((23)) À l'exclusion des germes qui ont subi un traitement efficace pour éliminer Salmonella spp et STEC 4
• équivalent à la pasteurisation en ce qui concerne son effet sur Salmonella.
• ( ^1 ) n = nombre d'unités constituant l'échantillon; c = nombre d'unités d'échantillonnage donnant des valeurs comprises entre m et M .
• -M5 (^2) Pour les points 1.1 à 1.25, 1.27 bis et 1.28, m = M.
• ( ^3 ) Il y a lieu d'utiliser l'édition la plus récente de la norme.

• • exemple, les produits traités thermiquement dans leur emballage final),
  • -fruits et légumes frais, non découpés et non transformés, → M9 -
  • -pain, biscuits et produits similaires,
  • -eaux, boissons non alcoolisées, bière, cidre, vin, boissons spiritueuses en bouteille ou conditionnés et produits similaires,
  • -sucre, miel et confiserie, y compris les produits à base de cacao et de chocolat,
  • -mollusques bivalves vivants,
  • -M2 - sel de qualité alimentaire. 4

• ( ^1 ) n = nombre d'unités constituant l'échantillon; c = nombre d'unités d'échantillonnage donnant des valeurs comprises entre m et M -M2 ^((2)) Pour les points 2.2.1, 2.2.7, 2.2.9 et 2.2.10 m = M.
• ( ^3 ) Il convient d'utiliser l'édition la plus récente de la norme.
• ( ^4 ) Ce critère ne s'applique pas aux produits destinés à être encore transformés dans le secteur alimentaire.
• ^((5)) E. coli est utilisée ici comme indicateur du niveau d'hygiène.
• ( ^6 ) Pour les fromages ne pouvant pas favoriser le développement de E. Coli, le nombre de E. Coli est généralement le plus élevé au début de la période d'affinage, et pour les fromages pouvant favoriser le développement de E. Coli, il l'est en principe à la fin de la période d'affinage.
• ( ) À l'exception des fromages pour lesquels le fabricant peut démontrer, à la satisfaction des autorités compétentes, qu'ils ne présentent aucun risque de contamination par entérotoxines staphylococciques.
• ^((8)) Uniquement les crèmes glacées contenant des ingrédients lactés.
• ( ^9 ) Des essais en parallèle seront réalisés pour les Enterobacteriaceae et | M9 Cronobacter spp. 4, sauf si une corrélation entre ces micro-organismes a été établie au niveau d'une usine. Si des Enterobacteriaceae sont détectées dans un échantillon du produit analysé dans cette usine, le lot doit être analysé pour | M9 Cronobacter spp. 4 Il appartiendra au fabricant de démontrer, à la satisfaction de l'autorité compétente, s'il existe une telle corrélation entre Enterobacteriaceae et − M9 Cronobacter spp. 4
• ( ^(10) ) 1 ml d'inoculum est déposé sur une boîte de Petri d'un diamètre de 140 mm ou sur trois boîtes de Petri d'un diamètre de 90 mm.

• -qualité satisfaisante lorsque toutes les valeurs observées sont ≤ m,

• C4 Enterobacteriaceae - dans les préparations en poudre pour nourrissons, les aliments diététiques en poudre destinés à des fins médicales spéciales pour nourrissons de moins de six mois

• -qualité satisfaisante lorsque toutes les valeurs observées indiquent l'absence de la bactérie,
• -→ C4 qualité insatisfaisante 4 lorsque la présence de la bactérie est détectée dans une unité de l'échantillon.

• -qualité acceptable lorsqu'un maximum de c/n valeurs se situe entre m et M, et que le reste des valeurs observées est ≤ m,
• -→ C4 qualité insatisfaisante < lorsqu'une ou plusieurs valeurs observées sont > M ou lorsque plus de c/n valeurs se situent entre m et M.

• -qualité satisfaisante lorsque toutes les valeurs observées sont ≤ m,
• -qualité acceptable lorsqu'un maximum de c/n valeurs se situe entre m et M, et que le reste des valeurs observées est ≤ m,
• -→ C4 qualité insatisfaisante < lorsqu'une ou plusieurs valeurs observées sont > M ou lorsque plus de c/n valeurs se situent entre m et M.

Pour obtenir ES et ES1, EB et EB1 sont respectivement protonés.

8A : Modèle d'homologie basse résolution de l'α-amylase sauvage

Les résidus d'acides aminés de cette α-amylase qui ont été choisis pour la mutation en proline sont indiqués par une flèche noire. (A) Dyade catalytique (Glu234 et Asp210). Les interactions non polaires réalisables sont indiquées par des lignes pointillées et leurs longueurs en Angström sont rapportées. (B) Même région que celle montrée dans le panneau A mais portant les mutations V212T et V232T. Les liaisons hydrogène les plus susceptibles de se former sont indiquées par des lignes pointillées avec leurs longueurs en Angström.

8B : Paramètres cinétiques et stabilité des α-amylases sauvage et mutantes

Document 9 : Effet des maltodextrines sur l'inflammation intestinale

• -Les astérisques ** signifient que les résultats sont significativement différents.
• -Les barres horizontales indiquent la valeur médiane obtenue.

Document 10 : Effet des maltodextrines sur l'expression de la protéine Muc-2

Method:
Cryosections of colon were placed in methanol-Carnoy's fixative solution (60% methanol, 30% chloroform, 10% glacial acetic acid) for 2 hours at room temperature for Muc-2 detection. Sections then were washed in PBS 1 time and permeabilized with 0.1% Triton X-100 for 20 minutes. Blocking procedure (bovine serum albumin 1%, Tween 0.1%, glycine 2%) was performed for 1 hour at room temperature and rabbit primary antibody against Muc-2 and O-linked sugar residues (lectin-biotin conjugated) were incubated overnight at 4°C. After washing with PBS 1 time, the secondary antibody (goat anti-rabbit green Fluo linked) and streptavidin (Red Fluo linked) were applied for 2 hours at room temperature. Slides were washed with PBS 1 time and mounted using "Prolong gold antifade reagent" with 4',6-diamidino-2- phenylindole and analyzed by microscopy.
Nuclei were stained with 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) (blue).

Annexe

• -construire une démarche d'analyse ;
• -développer esprit critique et raisonnement scientifique ;
• -conforter et renforcer les capacités d'expression écrite et orale ;
• -acquérir un vocabulaire scientifique et médical et le mobiliser ;
• -appréhender le fonctionnement de l'organisme humain dans son environnement, échangeant matière et information ;
• -comprendre les mécanismes d'apparition de pathologies majeures et aborder des éléments de leur diagnostic et de leurs traitements.

Extrait programme du programme de Biochimie biologie et biotechnologies

• -pratiquer une démarche de projet ;
• -pratiquer une démarche de prévention des risques au laboratoire ;
• -obtenir des résultats de mesure fiables ;
• -mobiliser les outils numériques en biotechnologies.

Objectifs de formation

• -stimuler la curiosité et l'intérêt dans différents domaines scientifiques de la biologie ;
• -comprendre des concepts-clés qui régissent les mécanismes biologiques à l'échelle de la cellule, de la bactérie à l'être humain, en mobilisant des connaissances sur la structure et les propriétés des principales molécules du vivant ;
• -s'approprier la démarche d'analyse et construire un raisonnement scientifique rigoureux ;
• -formuler une hypothèse en mobilisant les concepts de biologie ;
• -concevoir une expérience simple et adapter une procédure opératoire ;
• -mettre en œuvre avec rigueur une procédure expérimentale et développer un regard critique sur des résultats expérimentaux afin de répondre à d'éprouver la validité d'une hypothèse ;
• -développer une pensée critique, en particulier en ce qui concerne les enjeux de santé individuelle et collective ;
• -développer le sens de la responsabilité par la mise en œuvre d'activités expérimentales en biotechnologies ;
• -construire un raisonnement rigoureux pour justifier un choix ou une affirmation ;
• -s'investir dans un projet et prendre des initiatives ;
• -interagir avec ses pairs à l'aide d'une communication orale ou écrite.