ANNALES DES SUJETS D’EXAMENS

2011

SCIENCES ET TECHNIQUES

INDUSTRIELLES

SPÉCIALITÉ :

Chimie – Alimentation – Santé – Environnement

Sujets des examens dont le code de cours commence par : BLG

Mise en ligne : mars 2011 Mise à jour : novembre 2011 NB : Seuls sont disponibles les sujets d’examen dont la publication a été autorisée par l’enseignant. Aucun corrigé n’est disponible.

SOMMAIRE : Sujet d’examen BLG001 Biologie fondamentale. Première session --------------------------------------------------------------------------------------------- p. 3 Sujet d’examen BLG001 Biologie fondamentale. Deuxième session -------------------------------------------------------------------------------------------- p. 7 Sujet d’examen BLG002 Biologie appliquée. Première session -------------------------------------------------------------------------------------------- p. 9 Sujet d’examen BLG104 Microbiologie générale. Deuxième session -------------------------------------------------------------------------------------------- p. 11 Sujet d’examen BLG105 FOD et Présentiel Bases de bio-expérimentation. Première session --------------------------------------------------------------------------------------------- p. 13 Sujet d’examen BLG106 Biologie moléculaire de la cellule. Deuxième session -------------------------------------------------------------------------------------------- p. 16 Sujet d’examen BLG109 Fonctionnement cellulaire. Deuxième session -------------------------------------------------------------------------------------------- p. 20 Sujet d’examen BLG110 Physiologie en vue des applications. Première session -------------------------------------------------------------------------------------------- p. 23 Sujet d’examen BLG212 Bio-industries et microbiologie appliquée. Première session --------------------------------------------------------------------------------------------- p. 28

Microbiologie Générale/2010-2011

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EXAMEN DE MICROBIOLOGIE GÉNÉRALE BLG 104

Année 2010-2011, examen 2ème session. 13 avril 2011

A – Synthèse (8 points) : Mécanismes de résistance aux antibiotiques B - Répondre précisément en quelques phrases ou par un schéma aux questions

suivantes (6 points) 1- Quels sont les constituants de la paroi des bactéries Gram positif ? 2- Décrivez la régulation de la transcription par induction/répression 3- Les différents types d’exotoxines bactériennes connus et leur mécanisme

d’action. 4- Principe du test d’Ames 5- Quelles sont les différentes cibles d’action des antibiotiques ? 6- Structure du virus grippal

C – Exercices (6 points) :

Une souche E. coli Hfr de génotype his+ leu+ thre+ strS est croisée avec une souche F- de génotype his- leu- thre- strR. A intervalles réguliers, un échantillon de la culture est agité vigoureusement. Les cellules sont alors étalées sur 3 milieux différents :

- milieu I : milieu minimum + streptomycine + histidine + thréonine

- milieu II : milieu minimum + streptomycine + leucine + thréonine

- milieu III : milieu minimum + streptomycine + histidine + leucine

Les premières colonies apparaissent sur le milieu I après 25 minutes de croisement, sur le milieu II après 10 minutes et sur le milieu III après 20 minutes.

1- Quel est le rôle de la streptomycine ?

2- A quel(s) génotype(s) correspondent les bactéries qui poussent sur ces 3 milieux ?

3- Quel est l’ordre de passage des gènes ? Expliquez votre réponse en quelques mots.

4- Après 30 minutes de croisement, un aliquote de 2 mL de la culture a été ajouté à 8 mL de diluant. 100 µL de ce mélange ont été ensemencés sur le milieu I. Après incubation on dénombre 34 colonies. Quel était la

Microbiologie Générale/2010-2011

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concentration en recombinants dans la culture au moment du prélèvement (en UFC par mL) ?

Cette souche Hfr a été obtenue à partir de la même souche F+ que 4 autres souches Hfr. Ces dernières transmettent les marqueurs dans l’ordre ci-dessous :

- souche 1 : his – mal – met

- souche 2 : phe – azi – met

- souche 3 : arg – lac – phe

- souche 4 : leu – arg – lac

5- Quel est l’ordre des marqueurs sur le chromosome de la F+ originale ? Expliquez votre réponse en quelques mots.

6- Quel caractère doit-on sélectionner chez la souche 3 pour obtenir un maximum de Hfr parmi les recombinants ? Pour cela quel milieu utiliseriez-vous ?

Centre d’Enseignement de PARIS (CEP)ECOLE SITI-département CASER

Examen écrit

Ue BLG105 Bases de Bioexpérimentation

11 février 2011

FOD ET PRESENTIEL

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2CNAM-Paris examen de BLG105

11/02/2011

3

D’après ELEOUET M et al,2007

QUESTION 3 (10 points)

Forts de ce schéma, proposez un SCHEMA d’étude de perméabilité intestinale d’un principe pharmacologique nouveau, chez des mammifères de laboratoire,comportant:-des aspects in vitro -des aspects in vivo

-Principes méthodologiques-2 paramètres à mesurerdans chaque modalité del’étude- choix des espèces animaleset démarche règlementairepour accréditer le modèleproposé.

CNAM-Paris examen de BLG105 11/02/2011

Conservatoire national des arts et métiers BLG 109

Fonctionnement cellulaire Examen 5 septembre 2011

18h – 20h Durée : 2h Documents non autorisés - Calculatrice autorisée Retard maximum autorisé : 30 minutes Interdiction de quitter la salle d’épreuve pendant les 30 premières minutes

1ere partie (8 points)

1- Comment une cellule s’assure-t-elle que le glucose aille bien de la lumière intestinale vers le sang ? (2 points)

2- Par quels acteurs passent la migration d’une cellule ? Comment se déroule ce processus ? Cette migration est-elle bénéfique ou délétère ? (4 points)

3- En quoi protéasome et cycle cellulaire sont-ils liés ? (2 points)

2eme partie (5 points)

Voies de signalisation intracellulaire 1- Les récepteurs couplés aux protéines G trimériques activent ces dernières en

réduisant la force de liaison du GDP, permettant au GDP de se dissocier de la protéine G et au GTP, présent dans les cellules en concentrations plus élevées que le GDP, de se lier à sa place.

Expliquez comment l’activité d’une protéine G serait affectée par une mutation entraînant une réduction de son affinité pour le GDP sans modification significative de son affinité pour le GTP ?

2- Par quel(s) procédé(s) les cellules mettent-elles fin à une réponse de modification de calcium intracellulaire déclenchée par l’IP3(inositol-3-P)?

3ème partie (7 points)

The Pho80-85 cyclin-CDK and TORC1 converge on Rim15

Dans une cellule eucaryote, les voies de transduction du signal convertissent les signaux extracellulaires (présence de facteurs de croissance, hormones, nutriments) en signaux intracellulaires qui, une fois intégrés, permettent à la cellule de proliférer ou de rentrer dans un état de repos, nommé quiescence (G0). Dans la levure Saccharomyces cerevisiae, l’entrée en G0 en réponse à la carence de

phosphate est contrôlée par la kinase Pho85. D’autre part, la protéine kinase A (PKA) et la voie « rapamycin-sensitive TOR » (TORC1) favorisent la prolifération cellulaire et empêchent l’entrée en G0, en réponse à la disponibilité de nutriments (carbone et/ou d’azote), par l’inhibition de l’activité de la kinase Rim15. La kinase Rim15 joue un rôle clef dans la régulation de G0, entre autre à travers l’activation de la transcription des gènes contrôlés par HSP26 et GRE1.

Figure 1 Analyse de la localisation de la protéine Rim15 sauvage ou mutante C1176Y (mutation du site catalytique) exprimée comme protéine de fusion avec la « Green Fluorescent protein » (GFP), dans des cellules de S. cerevisiae. Les cellules qui expriment GFP-Rim15 sauvage ou mutante en phase de croissance exponentielle (EXP) ou après traitement à la rapamycine (RAP, un inhibiteur de TORC1) sont observée par microscopie à fluorescence. Le noyau est visualisé par marquage avec le DAPI. C = localisation cytoplasmique, N = localisation nucléaire

1- Commenter les résultats obtenus.

Figure 2. A . Des cellules qui expriment Pho85, taguée avec l’épitope HA, et soit Rim15, exprimée comme protéine de fusion avec la GST (1), soit la GST seule (2), ont été lysées. Puis une expérience de précipitation par GST-pull down a été réalisée. Les protéines présentes dans les lysats cellulaires bruits (input) ou les précipitâts ont été séparées par électrophorèse en gel da polyacrylamide en présence de Sodium dodecylsulfate (SDS-PAGE). Ensuite, un Western blot (WB) à été réalisé avec des anticorps dirigés contre HA ou GST. B. La phosphorylation de GST-Rim15 sauvage (WT) ou mutante (T1075A) a été étudiée in vitro. Le test a été réalisé en présence de la protéine Pho85 sauvage ou mutante, dans laquelle l’activité kinase a été abolie (E53A) par incorporation de P32 radioactif. Après SDS-PAGE, les protéines ont été visualisées avec un anticorps anti-GST (figure B haut). Les formes phosphoryles sont visualisées par autoradiographie (figure B bas).

2- Expliquer brièvement les techniques utilisées dans les expériences décrites (Western

Blot et précipitation par GST-pull down).

3- Commenter les résultats obtenus.

Figure 3. L’expression du gène rapporteur lacZ sous le contrôle du promoteur de GRE1 est étudiée dans des levures sauvages (WT) ou dans des souches mutantes dans lesquelles les gènes rim15 et/ou pho85 ont été inactivés.

4- Commentez les résultats : quels sont les rôles respectifs de Rim15 et Pho85 ?

1

Conservatoire national des arts et métiers BLG 212

Bio-industries et microbiologie appliquée

1ère session – le 12 février 2011 9h – 12h

Durée : 3h Documents autorisés - Calculatrice autorisée Retard maximum autorisé : 30 minutes Interdiction de quitter la salle d’épreuve pendant les 30 premières minutes

Les phages

Nous avons tous nos prédateurs… L’être humain, après avoir surmonté les dangers des gros prédateurs (tigres aux dents de sabre par exemple), est maintenant menacé par de minuscules prédateurs comme les bactéries pathogènes. Heureusement, les bactéries sont aussi victimes de prédateurs naturels puisque, comme tous les autres organismes vivants, elles peuvent être infectées par des virus. Ces virus de bactéries, les bactériophages ou phages, sont très spécifiques ; ils infectent en général une seule espèce de bactérie et même souvent seulement certaines souches de l’espèce. Presque toutes les espèces bactériennes peuvent être infectées par de nombreux phages différents. Au total, plus de 5 500 phages distincts ont été identifiés par microscopie électronique dans les laboratoires du monde entier. Cependant, cet échantillon de phages ne représente qu’une infime fraction de leur vraie diversité. Ces types de virus sont ubiquitaires et sont les « entités biologiques » les plus abondantes de la biosphère ; leur nombre dépasse de 10 à 15 fois celui de leurs bactéries hôtes. Les phages ont été découverts au début du XXe siècle par Félix d’Hérelle, un microbiologiste franco-canadien ayant travaillé un certain temps à l’Institut Pasteur de Paris. Dès leur découverte, ils ont été utilisés pour combattre certaines infections bactériennes. La vague de « phagothérapie » s’est alors propagée dans la communauté médicale jusqu’à ce qu’elle soit rapidement supplantée par la découverte et l’utilisation des antibiotiques. La phagothérapie a cependant continué d’exister jusqu’à ce jour en ex-Union soviétique, en particulier en République de Géorgie, grâce à l’Institut George Eliava cofondé par d’Hérelle et Eliava dans les années 1920. Depuis l’émergence de bactéries pathogènes résistantes aux antibiotiques, les travaux soviétiques suscitent un vif intérêt dans le monde médical et scientifique ; des sociétés biotechnologiques, pharmaceutiques et agroalimentaires tentent d’exploiter commercialement l’activité antibactérienne des phages (MEDECINE/SCIENCES 2008 ; 24 : 449-74).

(a) Structure typique d’un bactériophage (b) Schéma des cycles lytique et

lysogénique d’un bactériophage Les phages tempérés (Temperate phages) peuvent suivre le cycle lytique par intégration dans le génome de leur hôte (prophage). Après infection par un phage lytique ou activation du prophage, le cycle lytique conduit à la lyse de la bactérie et à une nouvelle génération de phages. Sur une boite de Petri, des plages de lyse sont alors visibles.

Trends in Food Science & Technology 21 (2010)

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1- Des auteurs (R.M. Carlton, W.H. Noordman, B. Biswas, E.D. de Meester, M.J. Loessner, Regulatory Toxicology and Pharmacology 43 (2005) 301–312) ont utilisé le phage lytique P100 pour inhiber la croissance de Listeria monocytogenes lors de la production de fromage. Les phages sont utilisés à deux concentrations données 1,5x108 ou 3x109 PFU/mL. PFU : plage forming unit, plage de lyse

Les résultats obtenus sont représentés ci-dessous.

Pourquoi les auteurs ont-ils utilisé Listeria monocytogenes ?

Commentez les résultats obtenus.

2- Des auteurs (Ana C. Ebrecht, Daniela M. Guglielmotti, Gustavo Tremmel, Jorge A. Reinheimer, Viviana B. Suárez, Food Microbiology 27 (2010) p515) ont eux cherché à déterminer les conditions d’inactivation de phages lytiques (virulents) et tempérés de Lactobacillus delbrueckii. Deux phages étudiés sont tempérés (Cb1/204 and Cb1/342) et trois virulents (BYM, YAB and Ib3).

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Pourquoi les auteurs souhaitent-ils inactiver ces phages ?

Commentez les résultats obtenus.

3- Un groupe de chercheurs (Sandro Wolf, Joanne Hewitt, Malet Rivera-Aban, Gail E. Greening, Journal of Virological Methods 149 (2008) 123–128) a développé une technique de typage et de détection de phages F+ à ARN afin de distinguer l’origine (humaine et animale) de contaminations d’eau et d’aliments. Il y a 4 génogroupes distincts de ces phages : les groupes I et IV sont majoritaires dans les excréments animaux et les groupes II et III dans les contaminants d’origine humaine. Les auteurs ont développé une technique de RT(reverse transcriptase)-PCR en temps réel et l’ont appliqué à des échantillons de mollusques et d’eau de rivière.

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Plaque assay : quantification et typage des phages par la technique des plages de lyse

Pourquoi les auteurs ont-ils choisi la RT-PCR en temps réel ?

Leurs choix d’amorces et de sondes vous semblent-ils pertinents ?

Commentez les résultats obtenus.

4- La chimiothérapie non spécifique ne ciblant pas les cellules tumorales va avoir les mêmes conséquences sur les cellules tumorales et normales, engendrant de nombreux effets secondaires. Pour résoudre ce problème, des systèmes sont recherchés : délivrer les traitements spécifiquement dans les cellules cibles, augmenter leur solubilité, les protéger de la dégradation, améliorer leur métabolisme. Ont été identifiés les systèmes suivants : liposomes, micelles, dendrimères (polymères ayant des structures ramifiées) conjugués avec

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des ligands spécifiques. Il faut un test pour trouver des molécules capables de se fixer spécifiquement aux cellules tumorales et aux tumeurs. Le phage display (expression d’une protéine à la surface du phage par clonage du gène dans son génome) est une technique puissante pour rechercher des peptides comme molécules capables de cibler les cellules tumorales que leurs récepteurs soit ou non connus.

Une équipe a donc utilisé la technique du phage display pour rechercher un peptide spécifique des cancers du poumon. Ils ont liés ces peptides à des dendrimères de type polyamidoamine et à un fluorochrome. Ils ont tout d’abord testé leurs molécules sur des cellules 293T et NCI-H460, puis dans des souris athymiques portant des xénogreffes de tumeurs de cancer du poumon (non à petites cellules). Abréviations : PAMAM : dendrimères de type polyamidoamine Ac : acétylé FITC : fluorochrome LCTP : lung cancer-targeting peptide (peptide ciblant les cancers du poumon)

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Pourquoi les auteurs ont-ils évalué la cytotoxicité des PAMAM-Ac-FITC avec ou sans LCTP ?

Commentez les résultats obtenus.

5- Quel projet biotechnologique proposeriez-vous autour de cette thématique ?