Partiel de BIOLOGIE CELLULAIRE B57

Université: Université de Toulon, Faculté des Sciences et Techniques

Diplôme : Licence 3 Biologie

Date: Partiel 2017- 2ième session

Durée: 2h00

Enseignant : M. Molmeret

Donnez des réponses aussi complètes et précises que possible.

Question 1 (9 points) : Décrivez les grandes étapes du développement cancéreux et illustrez votre texte avec des schémas légendés.

Question 2 (5 points) : Quels sont les rôles physiologiques de l'apoptose? Donnez des exemples précis dans chaque cas.

Question 3 (3 points) : Quelles sont les 6 conditions de la cancérigénèse?

Question 4 (3 points); Donnez un exemple de dérégulation du cycle cellulaire au niveau de la transition G2/M suite à un endommagement de !'ADN par les UV. Illustrez votre texte avec un schéma légendé

1

1-

'-- - -------------------------------------

Contrôle Terminal de Métabolisme (B51) première session 5 Janvier 2017

Aucun document n'est autorisé. La calculatrice est interdite.

Vous devez rédiger entièrement le sujet de synthèse selon les consignes qui vous ont été données en cours.

Sujet 1 CIS.

Le flux métabolique. Vous illustrerez vos propos d'exemples pré-

1

Contrôle Terminal de Métabolisme (B51) seconde . session Juin 2017

Aucun document n'est autorisé. La calculatrice est interdite.

Vous devez rédiger entièrement le sujet de synthèse selon les consignes qui vous ont été données en cours.

Sujet 1 : Le foie est un organe à la disposition de l'organisme. Vous illustrerez vos propos d'exemples précis.

1

L3 Sciences de la Vie Universiœ-de-io--ulon

27 juin 2017

Examen de B54 « Neurophysiologie et physiologie hormonale » Durée : 3 h - Documents et calculatrices interdits

Les deux sujets doivent être rédigés sur deux copies doubles séparées

I. Sujet rédigé de physiologie hormonale (8 points, th environ)

Les hormones qui participent à la procréation Une diversité d'hormones assure la gestation, la parturition et la lactation ; vous présenterez les différentes hormones qui y participent et préciserez le(s) rôle(s)qu'elles jouent dans chacune de ces fonctions.

Votre exposé sera composé d'un texte structuré et illustré de schémas fonctionnels.

II. Etude de document de neurophysiologie (12 points, 2h environ)

Le tableau ci-dessous décrit quelques-unes des nombreuses pathologies qui peuvent affecter le système visuel.

Achromatognosie Perte de la vision des couleurs ( avec rétine normale) Achromatopsie Absence totale de vision des couleurs, associée à une forte

photophobie et une acuité visuelle réduite (

UNIVERSITE DE TOULON UFR Sciences et Techniques

JANVIER 20 I 7

Licence SV 3• année

Examen de B54 : Neurophysiologie et Physiologie Hormonale

Durée de l'épreuve : 2h Rédiger les deux sujets sur deux copies doubles séparées

Machine à calculer et documents non autorisés

l. Sujet de neurophysiologie (P. Giraudet, 13 points, lh15mn environ)

Vous présenterez les différents phénomènes neurophysiologiques qui ont lieu dans votre système nerveux entre le moment où un ami vous dicte son numéro de téléphone et celui où vous finissez de le noter sur une feuille de papier.

Votre exposé doit être organisé (avec un plan apparent), correctement rédigé, et illustré par tous les schémas appropriés.

li. Sujet de physiologie hormonale (F. Gaudin, 7 points, 45 mn environ)

La Procréation

Dans le cadre de la législation et sous contrôle médical, une interruption de grossesse peut être réalisée par traitement médical par absorption de RU486.

Expliquez le mode d'action du RU486 en tant que contragestif à partir de l'exploitation des documents, de la mise en relation des informations extraites et de vos connaissances.

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Les hormones ovariennes sont éliminées dans l'urine sous forme de prégnandiol pour la progestérone et de phénostéroïdes pour les œstrogènes .

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document 1 d'urine

estimation des concentrations d'hormones ovariennes par analyse

Page I sur 2

- UNIVERSITÉ -DE TOULON

Année universitaire 2016 / 2017

Session 1 UFR Sciences et Techniques

- Examen de BSS - L3 Sciences de la Vie

L'usage de la calculatrice n'est pas autorisé. Seuls les documents fournis sont autorisés. Ce sujet comporte 4 pages. Il sera remis dans la copie.

I- (2 points)

Définir les termes bathochrome et hypochrome (UV-Visible).

II- (14 points)

Soit un composé de formule brute C9H10Ü3. A partir des spectres fournis, trouver sa structure.

1/ Présenter les données RMN sous forme de tableau et justifier les résultats obtenus en IE-SM (picsàmlzl66, 135,121, 106,91,77et39).

2/ Que signifie IE-SM ? Sur le spectre, un pic à miz 167 apparaît. Quelle est son origine et son intensité par rapport au pic à miz 166 ?

3/ Tracer les spectres DEPT 45, 90 et 135 théoriques de cette molécule.

Spectre IR:

35

30

Q)

g 25 "' - .E Cl)

e "' 20 ¡.::

15

10

I

I j l I\ \I I 1,J I li I I i ~ ~ ~

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3500 3000 2500 2000 1500 1000

Wavenumber (cm-1)

Spectre RMN 1H (500 MHz, CDCh) : 3H

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Spectre 13C- RMN (125 MHz, CDCh):

130.3

114.0

55.2

40.0

178.1

158.8 125.2

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160 140 do 1 ÖD sb o

Spectre IE-SM:

100 1.21

90

80 166 ' 70

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40

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77 91 10 ,

39 106 135 148 '

, , o

1 O 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 MIZ

III- (4 points)

1/- Attribuer les signaux de a à g (annoter directement le spectre et indiquer au-dessus de chaque signal du spectre horizontal la lettre du ou des 1H correspondants). Attention, un signal peut en cacher un autre ...

2/ Donner un nom à ce spectre.

•· I IO

o

o

l:. .. . ••

j I

• ·" ,., " ·~ •

i I~, w , 4'1 i ,$ir=~ ¡ I I I I I I s ... o 3.5 3.0 ?.S ?.O 1. 5 l. o 0.5 CIPJ,,t

Examen d'enzymologie 2 (B56) Analyse cinétique et structurale de l'acétoacétyl-coA

réductase et évolution dirigée Contrôle Terminal 201 7 session 2

L'acétoacétyl-coA réductase NADPH dépendant (PhaB) est une enzyme clef dans la production du poly(3-hydroxy)butyrate P(3HB)chez Ralstonia eutrophia: elle permet de réduire une fonction cétone en hydroxyle par oxydation du NADPH (de AcAc-coA vers hydroxyAc-Ac-coA). La voie de produc- tion du P(3HB) à partir d'acétyl-coA, qui nécessite trois enzymes a été utilisé de façon importante dans la production par voie microbiologique des bioplastiques à base de P(3HB). L'amélioration de l'efficacité d'une ou de toutes les enzymes de cette voie est un moyen d'améliorer la production de ces bioplastiques (1,2).

PhaR H16_.A1440

Î PhaY1 H16 A2251 PhaP2 PHG202 o

2x )l CoA

I PhaA • H16_A1438

OHO OHO Ol'iO

~O~O~Ol'i

Plla81 H18.)11~38

PhaZ2 H16 A2862

Ol'i o ~CoA

PhaC1 H18 A1437

8k18 H18_A1~S

PhaC2 H16 A2003

OH O

·-f-o~• Poly (R·(-)·3·hydroxybutyrale)

(PHB)

FIGURE 1 - Voie de production des polyhydroxydroxybutyrate chez Ralstonia eutrophia (2) (2)

1

Partie I : Cinétique de la NADPH dépendant acétoacétylcoA réductase (1)

Les figures 1 et 2 donnent les résultats des mesures de vitesse initiale de réaction en présence des substrats NADPH et acéto-acétylcoA avec ou sans le produit de réaction NADP+.

Question 1 : Analyser ces résultats.

Partie II : Analyse structurale et évolution dirigée (1)

Afin d'obtenir des enzymes plus actives, des mutations aléatoires ont été réalisées. Une analyse ci- nétique et structurale des mutants a été réalisée. Compte tenu de la précision des résultats et du contexte, de petites variations dans les constantes cinétiques seront considérées comme significa- tives.

Question 1 : Analysez les résultats cinétiques sur ces deux mutants à partir de la figure 3.

Les structures de l'enzyme en présence et en absence des produits de la réaction ont été obtenues par cristallographie aux rayons X. Les résultats obtenus et la position des mutations sont indiquées dans la figure 4.

Question 2 : Analysez ces résultats de structure

Partie III : Conclusion

Faire une conclusion sur l'ensemble des résultats

RÉFÉRENCES:

(l)Ken'ichiro Matsumoto,a,b Yoshikazu Tanaka,c,d Tsuyoshi Watanabe,a,b Ren Motohashi,a Koji Ikeda,c Kota Tobitani,a Min Yao,c,d Isao Tanaka,c,d Seiichi Taguchi (2013) Directed Evolution and Structural Analysis of NADPH-Dependent Acetoacetyl Coenzyme A ( Acetoacetyl-CoA) Reductase from Ralstonia eutropha Reveals Two Mutations Responsible for Enhanced KineticsApplied and En- vironmental Microbiology 79(19) : 6134-6139

(2)Anne Pohlmann, Wolfgang Florian Fricke, Frank Reinecke, Bernhard Kusian, Heiko Liesegang, Rainer Cramm, Thomas Eitinger, Christian Ewering, Markus Pötter, Edward Schwartz, Axel Stritt- matter, Ingo Vos zlig, Gerhard Gottschalk, Alexander Steinbüchel, Bärbel Friedrich Botha Bowien (2006) Genome sequence of the bioplastic-producing "Knallgas" bacterium Ralstonia eutropha H16 Nature Biotechnology 24, 1257 - 1262

2

J0 en s.µM-1 1 M-1 (NADPH) enµ

0,033 0,0033 1 en µM-1 0,4 31,07 8,89 (AcAc-coA)

0,04 13,63 3,53

TABLE 1 - Valeurs des inverses des vitesses initiales et des concentrations en substrats obtenus pour l'étude cinétique de l'enzyme NADPH dépendante Acétoacétyl-coA rédutase (0,005 µM)(l)

1/1\'lo INA/J/'il, ¡1\';\/J/'th INAl!l'tl, IN1I/J/'th

1;¡v¡,,

IAA/J/'tlo IN/1/J/'tl,

IN.1/J/'tl, INA/J/'tl,

IN1I/J/'tlo IN1I/J/'tl,

IN1I/J/'tl, INA/J/'tl,

1/l!l,·!1,· - mA¡,, i/IN /I/J/'111,

Effet NADP qur la fixation de AcAc-coA Effet de NADP I sur la fixation de NADPH

FIGURE 2 - Analyse de l'inhibition de la fixation de NADPH et de AcAc-coA sur la reductase par le produit NADP+ en représentation de Lineweaver et Burk (1)

TABLE I Kinetic parameters of the wild-type and engineered (B) 2.5 20 acetoacetyl-CoA réductases (Phaßs)" i 20 15 f

i: Km(Nhl.)PH> K, ACACC.Ot\} kc.,IKmcNAUPHl kc.JK,.,c,.,,.,.co"> 2, e: PhaB (s I) (µM) (µM) (M is ') (M ls ') f 1.5 .!I il 10 8 Wild type !02 149 5.7 6.85 X 105 1.80 X 107

., 1.0 .; Il Q47L 149 289 15.9 8.62 X 105 1.52 X 107 i 05 5 i T\7JS 361 617 13.6 5.85 X 105 2.65 X 107 t/)

00 o • The activity was measured using His tag fusion proteins in 125 mM Trio-HCI buffer lpH 8.0J ~t 30°C.

(a) Comparaison des constantes cinétiques

WT 047L T173S

Ph11e

(b) Comparaison des activités spé- cifiques

FIGURE 3 - Comparaison cinétique des mutants et de l'enzyme sauvage (1)

3

(A) (B) 0,1

FIG 2 Crystal structure of Phall and mutants. (A) Ribbon diagram of the l'hall monomer. The ribbon model is colored according lo the sequence, from blue at the N terminus to red at the C terminus. (li) Tetrameric structure of Phaß. The model is colored according to the subunit. Q-17 (purple) and T 137 (cyan) are also shown as spherical models. (C) Structure superimposition among the wild type (red), Q47L (blue), and Tl 37S (orange). For clarity, only a monomer of the superimposed tetrameris shown. (OJ Temperature factor of wild-type l'hai!. The tube model is colored according to the temperature fac- tor, from blue at 20 A' to red at 50 A'. The wtdth of the tube also corresponds to the temperature factor. In short, red thick regions imply high flexibility and blue thin regions imply low flexibility. Q47 is also shown as green sticks. The flexible a7-a8 and tt2 regions are indicated.

(a) Enzyme libre

(A) (8)

..,

FIG 3 Crystal structure of l'haß-AcAc-CoA- AUP' ternary complex. (A) fo-Fe map (contoured at 1.5 s) of AcAc-CoA and NADP'. AcAc-CoA (yettow) and NADP' (green) are also shown as sticks. (HJ Ribbon diagram of the tetra mer in complex with AcAc-CoA and NADI''. Bound AcAc-CoA (yellow) and NADP • (green) are shown as spherical models. (Cl Closeup view of the substrate-binding site. The bound substrates and their recog- nition residues are shown in stick models. The flexible a7-a8 region and ß2-a2 region are colored purple and brown. respectively. (Dl Tl73 in the adjacent subunits located around the AcAc-CoA binding site. Tl 73 resi- dues in the adjacent subunits are shown as blue spheres. 1'207 interacting with Tl 73 is shown as a purple sphere. The ribbon diagrams are colored according to the subunits, although the flexible a7 and a8 regions and their continuing loops are colored purple .

(O) T173 (subunil A)

Ac.Ac -CoA

T173 (subunit B)

(b) Complexe ternaire avec les produits

FIGURE 4 - Structure de l'acétoacétyl-coA réductase NADPH dépendant libre et en complexe ternaire. Sur la figure a, l'enzyme libre est présentée sous forme d' monomère (A), de tetramère (B) La position des mutation est indiquée par des flèches et les résidus représentés sous forme de sphères en cyan et en magenta. Sur la figure b, nous avons la structure de l'enzyme en complexe ternaire avec les produits en vert (NADP+) et jaune (AcAc-CoA). mes mêmes codes couleur ont été maintenus pour les résidus mutés. (1)

4

Examen d'enzymologie 2 (B56) Analyse cinétique et structurale du facteur apoptotique AIF

Contrôle Terminal 5 janvier 2017

AIF est une protéine à FAD ancrée dans la membrane mitochondriale dans les cellules saines. Un certain nombre de données montrent qu' AIF joue un rôle vital dans la bioénergétique mitochondriale mais ses fonctions redox spécifiques sont inconnues (1). Un autre rôle bien étudié d'AIF est son rôle dans l'induction de l'apoptose. Après perméabilisation de la membrane mictochondriale, l'AIF subit une protéolyse et le fragment soluble passe dans le cytosol puis dans le noyau pour permettre la condensation de la chromatine et la dégradation de l'ADN (2). La translocation de l'AIF dans le noyau dépend de son état redox: il semblerait que la forme oxydée monomérique a plus d'affinité pour l'ADN que la forme réduite dimérique. Nous nous proposons ici d'étudier le mécanisme réactionnel et les données structurale d'AIF pour mieux comprendre sa fonction NADH :quinone oxidoreductase qui transfert les électrons du NADH vers des quinones (couple redox Q/QH2)(2).

Partie I : Analyse cinétique de AIF

La figure ci-dessous donne l'inverse des vitesses initiales de réaction (µM de substrat formé/s) en fonction l'inverse des la concentrations en substrat (µM) en absence de produit.

~º en s.µM-1 1 M-1 (NADH) enµ 0,02 0,01 0,00214

4*_!__ en µM-1 0,052 1473,6 1117,6 838 (Q) 0,035 1290 934 654,4 0,01 1020 664 384,4

TABLE 1 - Valeurs des inverses des vitesses initiales et des concentrations en substrats obtenus pour l'étude cinétique de l'enzyme AIF (0,1 µM)(l)

[QH,[o = [QH2[3 1/\V[o [QH,[o = [QH,I, 1/[V[o

[QH2[0 = [Q/-/2[2

[Q/·/2[o=[QH2[1

[Q/·/2[o=[QH2[2

[QH,[o = [QH,[1

1/[NADH[o 1/[Q[o

Effet QH2 qur la fixation de NADH Effet de QH2 sur la fixation de Q

FIGURE 1 - Analyse de l'inhibition de la fixation de NADH et de Q sur AIF par le produit QH2 en représentation de Lineweaver et Burk (1)

Question 1 : Analyser ces résultats.

1

Partie II : Analyse structurale de AIF (2)

Afin de comprendre le fonctionnement de p38, la structure a été obtenue en présence du produit de la réaction. Cette structure a été superposée à celle de son homologue cellulaire ERK2.

Mutations kcat ( S-l) Kf;/DH(µM) K~(µM) aucune (WT) 0,05 176 54

H453A 0,05 2000 60 E313A 0,001 1500 50 K176A 0,0001 180 80

TABLE 2 - Effet des mutations sur les paramètres cinétiques de AIF

Domaine (- terminal

Domaine de fixation de NADH

( l

Domaine de fixation de

FAD

(a) Forme monomérique oxydée

(b) Forme dimérique réduite (e) Site acitif

FIGURE 2 - Structure de AIF (2)

Question 1 Analysez ces résultats

2

Partie III : Conclusion

Faites un bilan des résultats obtenus

RÉFÉRENCES:

(1) Lina Miseviéiena et al. (2011) Redox reactions of the FAD-containing apoptosis-inducing factor (AIF) with quinoidal xenobiotics: a mechanistic study. Arch Biochem Biophys.512(2): 183-189.

(2) Irina F. Sevrioukova (2011) Apoptosis-Inducing Factor :Structure, Function, and Redox Regula- tion. ANTIOXIDANTS REDOX SIGNALING Volume 14, Number 12 : 2545-2579.

3

UNIVERSITÉ DE TOULON Maí2017

Examen de 861 « Génétique des populations et évolution » Durée= 2h

Rédiger les 2 sujets sur deux copies doubles séparées

l. SUJET DE GÉNÉTIQUE DES POPULATIONS (10 POINTS, lH ENVIRON)

1) Calculer, grâce à un modèle dont vous présenterez clairement toutes les hypothèses, la variation des fréquences alléliques d'une population panmictique soumise à la seule sélection. Indiquer sous quelle(s) condition(s) on peut observer un équilibre polyallélique stable.

2) Mêmes questions pour une population soumise à la seule sélection.

3) Mêmes questions pour une population soumise à la sélection et la mutation.

4) Application numérique :

Quelle est la fréquence d'équilibre d'un allèle létal récessif apparaissant avec une fréquence u=Tû" par génération ?

li. SUIET D'ÉVOLUTION ET PHYLOGÉNIE (10 POINTS, lH ENVIRON)

1 ÈRE PARTIE : SCIENFITICITÉ ET THÉORIE

Parmi les adversaires du darwinisme, on compte les tenants de la théorie du « dessein intelligent». D'après cette théorie, l'évolution serait guidée par « cause intelligente » et non par des processus naturels tels que la sélection naturelle. li s'appuie également sur le concept de « fine tuning », qui consiste à admettre que les paramètres de notre univers ont été délibérément et précisément « réglés » pour que la vie, puis la conscience, puisse y émerger.

Question : expliquer en quoi cette théorie ne peut pas être qualifiée d~ scientifique.

Votre réponse sera rédigée et structurée. Sont attendus, entre autres, l'explicitation de ce qu'est une théorie, ainsi que les critères de scientificité.

UNIVERSITÉ DE TOULON Mai 2017

2ÉME PARTIE : CLASSER LE VIVANT

Caractères Etat dérivé ( 1) Etat ancestral (O)

Appendices pairs Membres Nageoires a chiridiens rayonnées

b Mandibule Un seul os (le Plusieurs os dentaire) c Placenta Présence Absence d Ailes Présence Absence A Dents Absence Présence -

Caractère b d a c e s Truite o o o o o Chauve- 1 1 1 1 o souris Homme 1 1 1 o o Kangouro 1 1 o o o u Pigeon 1 o o 1 1

Question : à partir de ces matrices, construire le cladogramme le plus parcimonieux en y reportant :

- le nom des taxons (l'abréviation est donnée entre parenthèses dans la matrice) - le code (une lettre) des innovations évolutives aboutissant à des apomorphies - s'il y a une ou plusieurs homoplasies, la faire précéder de R s'il s'agit d'une réversion (exemple : Ra) ou de C s'il s'agit d'une convergence (exemple : Ca)

Aucune justification n'est attendue. Seul le cladogramme sera évalué

UNIVERSITÉ DE TOULON Juin 2017

Examen de B61 « Génétique des populations et évolution » Durée : 2h - Calculatrices et documents interdits

Rédiger les 2 sujets sur deux copies doubles séparées

l. SUJET DE GÉNÉTIQUE DES POPULATIONS (10 POINTS, lH ENVIRON)

La petite oie des neiges (Anser caerulescens) possède deux phénotypes quant à la coloration de son plumage : les oiseaux de phénotype blanc ([BJ) sont entièrement blancs sauf les rémiges primaires qui sont noires ; ceux de phénotype sombre ([SJ) ont un plumage sombre sauf le cou, la tête, le croupion et les sous-caudales blancs. L'espèce se reproduit en grandes colonies dans les régions arctiques de l'Amérique du Nord. Dans la colonie de Böas River (Territoires du Nord-Ouest, Canada), le phénotype des 771 couples étudiés par Cooke et Cooch en 1968 se répartissait ainsi :

[BJ/ [BJ [BJ/ [SJ [SJ/ [SJ TOTAL

Nombre de couples observés 470 (61%) 98 (13%) 203 (26%) 771 (100%)

1) Sachant que la colonie compte 2/3 de phénotype [BJ et 1/3 de phénotype [SJ, aussi bien chez les mâles que chez les femelles, calculer le nombre (ou le pourcentage) de couples attendus pour chaque association de phénotype sous l'hypothèse Ho d'appariement au hasard. Quel nom donne-t-on à cette hypothèse ?

2) Donner deux hypothèses Hi et H2 pour expliquer la différence entre la répartition observée et la répartition attendue des couples sous Ho. Laquelle privilégieriez-vous ? Justifier.

3) Cooke et ses collaborateurs ont montré en 1972 que les oies élevées dès l'éclosion par des parents adoptifs font preuve de préférences significatives pour des oiseaux de la même couleur que les parents adoptifs lors de l'accouplement. Quelle information cette observation apporte-t-elle quand au régime de reproduction de la population étudiée ? Quelle hypothèse cette information conforte-t-elle ?

4) Etablir un modèle d'évolution des fréquences alléliques de cette population, sous un régime de reproduction mixte le plus fidèle possible à la réalité. Vous pourrez considérer que le phénotype étudié est déterminé par un gène à deux allèles : B dominant, responsable de la couleur blanche, et s récessif responsable de la couleur sombre. Vers quelles valeurs tendent les fréquences alléliques ? Sans démonstration, expliquer vers quelles valeurs tendent à votre avis les fréquences génotypiques.

li. SUJET D'ÉVOLUTION ET PHYLOGÉNIE (10 POINTS, lH ENVIRON)

1 ÈRE PARTIE : HOMOPLASIES ET GROUPES PARAPHYLÉTIQUES

Après avoir présenté le concept d'homoplasie, montrez qu'une classification reposant sur des homoplasies peut aboutir à un groupe paraphylétique.

Votre réponse sera rédigée, structurée, illustrée autant que possible d'exemples concrets, et de cladogrammes.

UNIVERSITÉ DE TOULON Juin 2017

2ÈME PARTIE : CLASSER LE VIVANT

Matrice de caractères :

A B e D E F G H Chimpanzé (Ch) 1 1 o 1 1 1 o 1 Coelacanthe (Co) o 1 o o o o o 1 Crocodile (Cr) 1 1 1 1 o o 1 1 Grenouille (Gr) o 1 o 1 o o o 1 Lamantin (La) 1 1 o o 1 1 o 1 Mésange (Mé) 1 1 1 1 o o 1 1 Sardine (Sa) o o o o o o o 1 Tortue (To) 1 1 o 1 o o 1 1

Codage des états :

Code Caractère Etat ancestral (O) Etat dérivé (1)

A Amnios Absent Présent

B Appendices pairs charnus Absent Présent

c Fenêtre mandibulaire Absent Présent D Membres postérieurs munis de Absent Présent

doigts

E Œuf doté de réserves vitellines Présent Absent importantes

F Placenta Absent Présent

G Quille ventrale sous les vertèbres Absent Présent cervicales

H Vertèbres Absent Présent

A partir de ces matrices, construire le cladogramme le plus parcimonieux en y reportant: - le nom abrégé des taxons (l'abréviation est donnée entre parenthèses dans la matrice) - le code (une lettre) des innovations évolutives aboutissant à des apomorphies - s'il y a une ou plusieurs homoplasies, la faire précéder de r s'il s'agit d'une réversion (exemple : rB) ou de c s'il s'agit d'une convergence (exemple : CF)

AUCUNE /UST/FICATION N'EST ATTENDUE. SEUL LE CLADOGRAMME SERA ÉVALUÉ

Examen B64 Microbiologie- Mai 2017

Durée : 2 heures Calculatrice et téléphone portable non autorisés Documents non autorisés

Vous disposez de 6 documents dont vous devez faire la synthèse. La synthèse doit comporter une introduction dans laquelle vous introduirez toutes les notions qui vous paraissent nécessaires à la compréhension des expériences réalisées. Dans une partie résultat vous interprèterez les expériences réalisées. Chaque partie des Résultats doit comporter un titre informatif. En conclusion, vous rappellerez les principaux résultats obtenus et les comparerez avec vos connaissances et vous proposerez un modèle de régulation. Faire un schéma est tout à fait indiqué.

Une série de questions vous sont posées pour vous aider à comprendre et interpréter correctement les données, vous devez introduire les réponses à ces questions dans le corps de la synthèse.

Les auteurs des différentes expériences situées ci-dessous étudient la régulation du facteur sigma RpoS (sigma S) par différents mécanismes chez la bactérie Escherichia coli:

Régulation par le système à deux composants ArcB/ ArcA, ArcB codant pour un senseur et ArcA pour un régulateur de réponse. Le système ArcB/ A est un système étudié précédemment, un transfert de phosphate entre ArcB et ArcA a été mis en évidence. Régulation par protéolyse : Sigma S peut interagir avec le régulateur de réponse RssB phosphorylé, le complexe sigma S/RssB phosphorylé interagit alors avec le complexe protéase ClpXP ce qui mène à la dégradation du facteur sigma S. RssB est un Régulateur de réponse orphelin, il ne possède pas à proximité de son gène, un gène codant pour un senseur et aucun senseur n'est connu pour le phosphoryler.11 a été montré que RssB peut être phosphorylé par de l'acétyl-phosphate.

Ces éléments doivent être introduits dans l'introduction.

Questions: Qu'est-ce qu'un facteur sigma et en particulier Sigma S? Que reconnaissent-ils? Qu'est-ce qu'un système à deux composants ? Que savez-vous de la régulation par protéolyse impliquant le complexe ClpXP?

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B

+60- +SO- +40- +30- +20-

+10-

+1-

-10-

-20-

-30-

-40-

-so-

-60-

-70-

-80-

G - 4 - ArcA [µg]

O 0.5 1 2.5 4 - ArcA-P [µg)

Figure 3. (A) EMSA using a 356-bp fragment carrying the rpoS promoter region as well as ArcA-P (phosphorylated by acetyl phosphate) or ArcA (in amounts as indicated in the figure). (B) ON ase I footprint of ArcA-P (phosphorylated by acetyl phosphate) or ArcA on a 291-bp fragment carrying the rpoS promoter region. ArcA-P-protected regions are marked. Numbering of base pairs is relative to the transcriptional start site. (C) Nucleotide sequence in the rpoS promoter region with -35 and -10

ArcA-P regions, the transcriptional start site, binding sites for cAMP-CRP (centered at positions -61.5 and +56.5 with respect to the transcriptional start site; underlined), and binding sites for ArcA-P (boxed) indicated. The consensus site for ArcA-P binding is given in the boxes below the sequence of the rpoS promoter region.

Question: Interpréter les documents. Considerez que ArcA non phosphorylé ne produit que des modifications mineures mais pas de pattern de binding clair. CRP est un activateur de

ArcA-P transcription. Sous quelle forme ArcA agit ? L'effet de ArcA est-il direct? Que pensez-vous de la localisation des sites de fixation ?

e

-35 -10 GTIGCTGTTGCGTCGCAACCGACAATTACGTATTCTGAGTCT

+l

_!CGGGTGAACAGAG~AACAAAA~CGAACAACAAG TTAATTAAATGTT

+56,5 CCAA~CCACGG~GCGCCTGTAACGGTACCAACA

A pBadRssB B

20" 1 · 1 '40" 2'40" 4· s·

+- arcA+ arcEJ+' +- arcA::kan arcEJ+' ..- arcA+ arcB::kan

~rcA+ arcs+

arcA::kan

arcB::kan --

100

~ ~ O) e: ë: 'iii E !!! en o Q. cr

10 ............ ._._ ....... O 1 2 3 4 5 6 7 time [min]

e pBadRssßDSSP 20" 2·

D

arc8:kan

15·

arcB::kan

n +arcEJ+' -e- arcB::kan _•ooo !! o :¡ '§. I[

1ºoN .. GIO ~~:~ bme(ffWII

Figure 4. (A-D) A rssB _ Tnl O derivative of strain MC4100 ( circles in B,D) as well as its arcA (diamonds) and arcB (squares) mutant derivatives, which expressed either wild-type RssB (pBadRssB) (A,B) or RssBD58P (pBadRssBD58P) (C,D), were grown in M9 medium. During log-phase growth (at an OD578 of 0.6), sigma s degradation was assayed, followed by immunoprecipitation and SOS PAGE. Phosphorlmager data are shown in A and C, and the corresponding quantitation is given in B and D, respectively.

NB: -Une expérience avec une fusion traductionnelle RpoS-lacZ indique que ArcB ne modifie pas l'expression de Sigma S à un niveau traductionnel. -Dans la figure 4 on suit la protéolyse de Sigma S. -Le résidu D58 de RssB correspond à l'aspartate conservé du domaine receveur du régulateur de réponse susceptible d'être phosphorylé.

Questions: Qui de ArcA ou de ArcB a un effet sur la protéolyse de Sigma S ? Sous quelle forme RssB a-t-il une action? Quelle hypothèse formulez-vous ?

B +++++++ O O 0.5 1 2 3 5 +

+ + + + + +

O + + + + + + ArcB ¡......>,

+ + ArcB + + + + RssB + + + + RpoS

kDa + Acetyl-P 47.5 + ATP

RssB RpoS

Figure 6: Les protéines ArcB, RpoS et RssB sont purifiées. Les protéines sont incubées ensemble comme indiqué avec ou sans Acetyl-P ou ATP. Les complexes protéiques sont chargés sur une colonne permettant de retenir la protéine RssB. Les complexes protéiques sont ensuite élués. Cette expérience permet de déterminer avec quelles protéines interagit RssB.

Question: -Avec quelles protéines interagit RssB et sous quelle forme doit être RssB pour interagir ?

Dans la partie discussion reprendre tous les résultats, construire un modèle. Discutez des cross talks entre systèmes à deux composants.

Examen B64 Microbiologie - Juin 2017

Durée : 2 heures Calculatrice et téléphone portable non autorisés Documents non autorisés

Vous devez à partir des figures présentées reconstruire I' histoire de I' article dont ces figures sont issues. L'article doit comporter un titre, une introduction dans laquelle vous introduirez toutes les notions qui vous paraissent nécessaires à la compréhension des expériences réalisées. Dans une partie résultat vous interprèterez les expériences réalisées. Chaque partie des Résultats doit comporter un titre INFORMATIF, en d'autres termes la conclusion d'une partie doit être en titre. En conclusion, vous rappellerez les principaux résultats obtenus et les comparerez avec vos connaissances et vous proposerez un modèle de régulation. Faire un schéma est tout à fait indiqué. Attention à la nomenclature, je vous rappelle que les bactéries et les gènes doivent être soulignés (italique, le gène to!R ou tolR) et les protéines avec la première lettre en capitale mais non souligné (pas d'italique, la protéine To!R).

Des questions vous sont posées pour vous aider à comprendre et interpréter correctement les données, vous devez introduire les réponses à ces questions dans le corps de la synthèse.

Elements d'introduction:

The ß-proteobacterium Azoarcus sp. strain CIB is a rice endophyte and a free-living facultative anaerobe that grows on the aromatic hydrocarbons toluene and m-xylene. These compounds tend to be toxic at high concentrations because they partition into cell membranes and destroy cellular integrity. Within the bss-bbs gene cluster responsible for the anaerobic degradation oftoluene/m- xylene, there is a gene, to!R (AzCIB 4516), that has no orthologs in any of the homologous bss- bbs clusters described so far in other bacteria. The predicted TolR protein is a hybrid two-component system (HTCS) that includes sensor kinase (SK) and response regulator (RR) domains, an N-terminal Per-Arnt-Sim (PAS) domain, and a C-terminal EAL domain (putative phosphodiesterase protein). It does not have a DNA-binding domain and thus is not predicted to control gene expression on its own.

Questions:

Qu'est ce qu'un système à deux composants? A quoi servent-ils en général? Comment fonctionnent- ils?

Qu'est ce que le c-di-GMP? Par quelles enzymes est-il synthétisé, dégradé? Dans quels mécanismes est-il généralement impliqué ?

Quel est le thème principal des expériences réalisées ? Présentez les données nécessaires à la compréhension des expériences réalisées dans ce papier. Par exemple parlez de la souche bactérienne et des gènes impliqués dans la résistance au toluène.

Comme à la fin de toute introduction d'articles, précisez les principales données de ce papier.

A 109 o-Toluene

•+Toluene

- E 108 *** ........ :::, - V - > -~ :s 107 ra '> *** aj I *** u I 106

101L DI 01 01 01 Dl Dl 10° ' i u u CIB CIBto/R CIBto/R CIBto/R CIB CIBto/R

(plZtolR) (plZ2133) (plZ4959}(plZto1RH190V)

B GDREF697 EAls23

1049

PAS AK

e 180 - ~ 160

> - 140 ·::; ·~ V 120 ra Q,I lii 100 li) "O * ·¡¡; 80 o - V 60 ~ ra ta.o 40 I

c:Q..

REC EAL

O-Toluene •+Toluene

* *

*** ***

Figure 1 :. (A) Shown is the viability of Azoarcus sp. CIB wild-type (CIB) and the to!R mutant strain (CIBto!R) grown anaerobically on pyruvate (control) in the absence (white bars) and 2 h after addition of 20 mM toluene (toluene shock) (black bars). Effects of in trans expression of to!R (pIZtolR) and to!R mutant (pIZtolRH 190V) on cell viability in the absence and after a toluene shock are also shown. Plasmid pIZ2 l 33 expresses the P. aeruginosa c-di-GMP phosphodiesterase (PDE) PA2 l 33; plasmid pIZ4959 expresses the Pseudomonas putida diguanylate cyclase (DGC) PP4959. The number of viable cells is shown as colony forming units (cfus) per milliliter. Error bars represent SD calculated from three experiments performed in duplicate. ***, significant differences between the - toluene and + toluene CIB samples with P < 0.001.

(B) Diagram of the modular architecture of TolR. Key amino acids discussed in the text are indicated. The residues predicted to be phosphorylated are labeled in white. GD REF is a degenerate DGC motif.

(C) ß-Galactosidase assays of the P. aeruginosa PpelA::lacZ reporter strain carrying plasmids pIZ 1 O 16 ( control, empty vector), pIZtolR (To!R), pIZtolRH 190V (TolRH 190V), pIZtolRF79 A (TolRF79A), or pIZ2133 (PA2133) and cultivated anaerobically in LB medium in the absence (white bars) or presence (black bars) of 100 µM toluene are shown. Error bars represent SD calculated from three experiments performed in triplicate.* and***, significant differences against the pIZ1016 control with P

- 100 ê e: 90 o ·i:: 80 ~ ~ 70 o .£; 60 c. .,, o so .£; c. 40 o - ::s 30 cv cv 20 >

·i:; cv 10 "ii a:: o

Figure 3: To!R effector profile. Activation of the basal autophosphorylation activity was tested in vitro by incubating To!R protein ( I µM) with 32P-y-ATP in the absence(-) or presence of different aromatic compounds at 100 µM for 15 min. Phosphorylated To!R was analyzed by SOS/PAGE, and radiolabel incorporation was quantified (100% autophosphorylation is in the presence of toluene).

Interprétez les résultats. Est ce que TolR répond à différents types de composés ?

N'hésitez pas à exploiter les résultats dans votre synthèse dans un ordre différent de celui des figures pour rendre votre histoire plus logique.

Dans la partie discussion, rappelez les différents éléments

li UNIVERSITÉ DE TOULON UNITE DE FORMATION ET DE RECHERCHE

SCIENCES ET TECHNIQUES

La Garde, le 17 mai 2017 - A 400

Examen d'Ecologie I - 868 - L3BIO Documents, calculette et tout autre support interdits

Question 1 (6 / 20) : La niche écologique.

Question 2 (7 / 20) : La compétition interspécifique selon un modèle mathématique et ses relations avec la niche écologique.

Question 3 (7 / 20): Les indices de calcul de la biodiversité.

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SCIENCES ET TECHNIQUES

La Garde, juin 2017 - Rattrapage

Examen d'Ecologie I - B68 - L3BIO Documents, calculette et tout autre support interdits

Question 1 (8120): Les stratégies r et K.

Question 2 (12 I 20) : Successions écologiques du phytoplancton lacustre.

Université de Toulon et du Var, Faculté des Sciences et Technique LICENCE BIOLOGIE 3ème ANNEE

Année Universitaire 2016-2017

Examen de U62 (Claire Cornuaille)

CALCULA TRICE AUTORISEE, DOCUMENTS INTERDITS Lundi 19 mai 2017 Durée : 2 heures

1- (2 points) La période jurassique a duré environ 70 millions d'années et est subdivisée en:

La période jurassique a duré environ 70 millions d'années et est subdivisée en:

Jurassique inférieur (Lias): 25 Ma Jurassique moyen (Dogger) : 26 Ma Jurassique supérieur (Malm) : 19 Ma

67 zones biostratìgraphiques d'ammonites 22 25 20

1- Compte tenu de la durée totale du Jurassique et de la subdivision de cette période en zones d'ammonites, à quelle durée moyenne peut être estimée chaque zone d'ammonites?

2- Si l'on cherche à analyser la durée de vie d'espèces d'oursins jurassiques en se référant au découpage biostratigraphique des ammonites, à combien peut-on estimer la durée de vie :

a- d'une espèce d'oursin apparue au début de la première zone d'ammonite du Lías et disparue à la fin de la dernière zone d'ammonite du Dogger?

b- d'une espèce d'oursin apparue au début de la troisième zone d'ammonite du Lias et disparue à la fin de la deuxième zone d'ammonite du Dogger?

c- d'une espèce d'oursin apparue à la fin de la dernière zone d'ammonite du Lias et disparue à au début de la quatrième zone d'ammonite du Malm?

d - d'une espèce d'oursin apparue au début de l'avant-dernière zone d'ammonite du Dogger et disparue à au début de la première zone d'ammonite du Malm?

e- d'une espèce d'oursin apparue au début de la première zone d'ammonite du Lias et disparue à la dernière zone d'ammonite du Malm?

2- (8 points) Fractionnement isotopique

Le contenu en 180 de coquilles se développant dans l'eau de mer est plus important que celui de l'eau: c~;°d !i = 30 °100 à T = 25 ºC

= 34 °100 à T = 5 ºC

1- Quel est le coefficient de température de fractionnement ? (2)

2- Calculer le contenu en 180 des foraminifères de surface à T = 15ºC et T = 20ºC en référence au SMOW. (2)

3- Si l'échantillon à 20ºC était mélangé avec 10 % des foraminifères de fond (T = 2 ºC), quel serait le contenu moyen en 180 ? (2)

4- L'eau actuellement emprisonnée dans les calottes glaciaires du Groenland et de I' Antarctique a 25 ° I 00 en moins que l'eau de mer moyenne. Si durant le dernier maximum glaciaire (DMG) la quantité de glace supplémentaire égalait 4 % de l'eau présente actuellement dans les océans, et si la glace avait le même déficit en 180 que les calottes glaciaires actuelles, quel changement apparent de température serait provoqué dans les foraminifères vivant dans l'océan glacial à cause du changement isotopique de l'eau résiduelle? (2)

3- (4 points) Petit lac fermé

Un petit lac fermé reçoit 90% de son eau d'une rivière (0180 = - 16 °100) et les 10% restants directement de la pluie (0180 = - 5 °100). Cet apport est exactement balancé par évaporation à la surface du lac.

Si la valeur de 0180 de l'eau du lac à l'état stationnaire est de -5,95 °100, quel est le facteur de fractionnement vapeur l' . 'é ? liquide a pour eau qm s vapore .

On donne:

Le coefficient de fractionnement :

La composition isotopique d'un échantillon :

vapeur - ro liquide a - Rva¡Y nLiq

0180 = {R-Rstd} X 103 Rstd avec

4- (6 points)

La figure représente trois séries océaniques issues de carottes forées dans des régions différentes. Les compositions isotopiques sont données en fonction de la profondeur.

1) Décrire les variations depuis le sommet des carottes. Peut-on trouver des formes communes aux trois séries ? Si de telles formes existent, comment peut-on expliquer qu'elles n'apparaissent pas aux mêmes profondeurs dans les trois carottes ?

2) Estimer le rapport entre les taux d'accumulation des trois carottes.

3) Comment peut-on interpréter les variations du 0180 dans ces trois carottes?: décrivez et expliquez les phénomènes impliqués (attention à l'échelle).

4) A quoi correspondent les maxima et minima?

5) Peut-on estimer les variations de températures associées?

6) Dans les années 60, les scientifiques ont comparé des centaines de carottes issues de tous les océans et ont montré que les variations observées sur la figure 1 sont globales. Comment s'assurer et prouver que les variations de la figure I sont bien les mêmes d'une série à l'autre ?

3 -,---.---,.--,-.--..---r-....--,---.---,.--,-,--..---r-....--r---.---,.--,-,---r--, ;¡, 3.5 ~ 4

! 4.5 o ~ 5

5.5

2

ti, 2.5 ~ 3

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o

RCIJ.110

,,.

ENREGISTRllMENl'S SEDIMllNI'ADmS

(FORAMINIFERES BENTHIQUES)

RCIJ.229

3

5

~~~~I~ I~ I~ I~ I~~~ EpaiS:1eur de cerore (cm)

ON DONNE:

La relation approximative entre température et composition isotopique des sédiments carbonatés : 4 ºC pour I º I 00 en o 180

2

- UNIVERSITÉ PIii DE TOULON UNITE DE FORMATION ET DE

RECHERCHE SCIENCES ET TECHNIQUES

La Garde, le 17 mai 2017 - W 300

Examen d'Ecologie li - B69 - L3 BIO Documents, calculette et tout autre support interdits

Question 1 (6 / 20) : Les facteurs climatiques en écologie végétale.

Question 2 (6 / 20) : Les adaptations végétales.

Question 3 (5 /20): La zonation en latitude des grands ensembles forestiers.

Question 4 (3 /20) : Dans le cadre d'une estimation de stock piscicole par la méthode de Petersen : - vous marquez 8 poissons à la première pêche - vous capturez 16 poissons à la seconde pêche, dont 4 sont des recaptures de la première pêche. Quelle est la formule de Petersen ? Quel est l'effectif piscicole théorique de votre population ?

li UNIVERSITÉ DE TOULON UNITE DE FORMATION ET DE RECHERCHE

SCIENCES ET TECHNIQUES

La Garde, juin 2017 - Rattrapage

Examen d'Ecologie li - 869 - L3 BIO Documents, calculette et tout autre support interdits

Question 1 (9 / 20) : Endémisme végétal.

Question 2 (9 / 20) : Les règles écoloqiques chez les animaux homéothermes.

Question 4 (2 /20) : Dans le cadre d'une estimation de stock piscicole par la méthode de Petersen : - vous marquez 8 poissons à la première pêche - vous capturez 16 poissons à la seconde pêche, dont 4 sont des recaptures de la première pêche. Quelle est la formule de Petersen? Quel est l'effectif piscicole théorique de votre population ?

U IVERSIT DE TOULON

Partiel de GENETIQUE B62

Université : Université de Toulon, Faculté des Sciences et Techniques

Diplôme : Licence 3 Biologie

~ Partiel lière session- 2017

Durée: 2h00

Ensei~nant : M. Molmeret

QCM (12 points) La réponse aux questions du QCM peut contenir O, 1, 2, 3, 4 ou 5 bonnes réponses possibles. Pour donner votre réponse, indiquez O ou les lettres associées aux réponses correctes.

1- La soupe originelle issue de l'expérience de Miller & Urey

A. Contient des acides aminés B. Contient des acides nucléiques C. Contient de l'H2 et NH3 D. Contient du CH4 E. Contient du CO2

Réponse(s):

2-Panspennie

A. Les comètes contiennent des molécules organiques simples comme le formaldéhyde et l'acide cyanhydrique

B. Les météorites contiennent des acides aminés et des acides nucléiques C. 20 000 tonnes de micrométéorites arrivent sur terre chaque année D. Les spores bactériennes survivent au vide spatial E. Les premières molécules pré-biologiques n'ont pu arriver que par panspermie

Réponse( s) :

3- Les premiers systèmes biologiques I

A Les protéines seraient apparues avant !'ADN B. L'ADN serait arrivé avant les protéines

B62 2016-2017 1/1

C. Les ribozymes peuvent effectuer des autodigestions et des digestions d'acides nucléiques D. Les ribozymes peuvent synthétiser et polymériser des ribonucléotides E. Les protogénomes sont des molécules autoréplicatives qui sont capables de conduire des

réactions biochimiques simples

Réponse( s) :

4· Les premiers systèmes biologiques II

A. L'ADN est une molécule instable B. L'ADN peut être fabriqué à partir d'une molécule d'ARN C. LUCA est la première cellule contenant un ADN D. LUCA est la dernière cellule avant la différenciation des 3 grands domaines du vivant E. La première cellule est apparue il y a environ 3,5 millions d'années

Réponse( s) :

5- Fossiles et évolution

A. Les fossiles de toutes cellules peuvent être récupérés B. Les fossiles de cyanobactéries correspondent à des stromatolithes C. Les animaux multicellulaires apparaissent il y a environ 640 millions d'années D. Deux augmentations soudaines du nombre de gènes apparaissent il y a 1,4 milliards d'année et

500 millions d'années E. Les proto-vertébrés possèdent plus de 30 000 gènes, le minimum requis pour n'importe quel

vertébré actuel

Réponse( s) :

6· Acquisition de nouveaux gènes I

A. La duplication de gènes peut se faire par recombinaison de séquences répétées homologues positionnées sur des chromatides différentes du même chromosome

B. La duplication de gènes peut se faire pendant la réplication de l'ADN C. La duplication de gènes n'est pas forcément suivie d'une modification d'une des versions des

gènes. D. Le mécanisme de conversion de gène implique l'intervention d'un mécanisme de réparation de

l'ADN après la recombinaison afin de préserver la séquence fonctionnelle du gène. E. La création de nouveaux gènes peut impliquer le réarrangement de domaine des gènes d'une

protéine

Réponse( s) :

7 · Acquisition de nouveaux gènes II

A. Le transfert interspécifique de gènes peut se faire par transformation chez les procaryotes et les eucaryotes

B. De nombreux gènes eucaryotes présentent des structures proches de celles des séquences bactériennes ou archéobactérìennes

C. Les rétrovirus et les éléments transposables permettent le transfert de gènes chez les eucaryotes D. Les éléments transposables et les intrans subissent une évolution aléatoire de leur séquence

Page 2 sur 9

E. Les réarrangements et l'accumulation de mutations de certa ines parties non codantes du génome ne sont pas considérés comme aléatoires

Réponse( s) :

8- Transposition I

A. La transposition réplicative implique que le transposon d'origine se déplace vers un nouveau site du génome

B. Le mécanisme de recombinaison intervient dans la transposition conservatrice C. Chez les eucaryotes, les transposons d'ADN sont plus fréquents que les rétrotransposons D. Les transposons sont flanqués de séquences répétées dans le même sens E. La transposase permet la recombinaison

Réponse( s) :

9- Transposition li

A. Lors de la rétrotranscription, le rétrotransposon doit être transcript et rétrotranscript avant la réintégration génomique

B. Les rétroéléments contiennent obligatoirement une rétrotranscriptase d'origine virale C. Les séquences LINE et SINE sont des rétroélements D. Les transposons peuvent eux même induire des évènements de recombinaisons génomiques E. La transposition peut être associée à des déficits de l'expression des gènes

Réponse(s):

10- Les introns

A. Ils peuvent être autoexcisables B. Certains introns n'ont pas subi de changements majeurs au cours de l'évolution C. Les introns auraient pu exister avant la divergence procaryotes-eucaryotes D. Le nombre d'introns aurait graduellement augmenté au cours de l'évolution des génomes

animaux E. Il existe des similitudes entre les introns GU-AG et ceux du groupe III

Réponse(s):

11-Pseudogènes et microsatellites

A. Les pseudogènes sont des séquences inertes qui présentent une très forte analogie avec les gènes actifs

B. Certains pseudogènes proviennent d'une duplication incomplète ou altérée de domaines d'ADN comportant un gène codant une protéine

C. Certains pseudogènes sont répétés de multiples fois D. Les séquences répétées non codantes du génome nucléaire ne sont pas répliquées, ce qui est mis à

profit pour l'établissement d'un profile individuel E. Les microsatellites sont des séquences d'ADN codantes correspondant à des répétions de 2 à 3

nucléotides dispersées le long des chromosomes

Réponse(s):

Page 3 sur9

12- Le génome humain

A. Le pourcentage de divergence des nucléotides entre hommes et chimpanzés pour l'ADN non codant est inférieur à 1,5%

B. Le caryotype de l'homme et du chimpanzé est de 23 paires de chromosomes C. L'homme a un chromosome de plus que le chimpanzé du fait d'une translocation chromosomique D. Des gènes peuvent être continus ou discontinus E. Des séquences LINE et SINE ou des microsatellites peuvent se trouver au milieu d'une séquence

codante discontinue

Réponse( s) :

13- Les approches de la phylogénie moléculaire I

A. La phylogénie moléculaire permet d'établir Je degré de parenté le plus probable existant d'un ensemble de séquences homologues donné

B. Les divergences de 2 génomes dans un passé récent ont moins de différences que 2 génomes dont l'ancêtre commun est plus ancien

C. La méthode phénétique se fonde sur le nombre de caractères quelle que soit leur qualité D. La méthode cladistique estime que plus le nombre de caractères communs à deux espèces est

grand, plus elles se ressemblent et donc plus elles sont proches E. La méthode cladistique distingue les caractères primitifs, des caractères évolués.

Réponse( s) :

14- Les approches de la phylogénie moléculaire II

A. Les ailes de chauve-souris et des oiseaux sont le résultat d'une convergence B. L'absence de pattes chez Je serpent ( appartenant aux vertébrés) correspond à une réversion C. Les homoplasies correspondent au fait que les organes analogues ne sont pas toujours hérités

d'un même ancêtre commun et ne traduisent pas de relations de parenté D. L'arbre le plus parcimonieux est celui qui supposera le plus de transformations évolutives E. Un groupe monophylétique regroupe tous les taxons qui partagent une même innovation

évolutive et leur ancêtre commun exclusif

Réponse( s) :

15- Les données moléculaires

A. Les marqueurs phylogénétiques sont des gènes qui ne sont présents que chez certaines catégories d'individus

B. Les gènes de protéines de stress sont souvent utilisés comme marqueurs phylogénétiques C. Ces gènes subissent souvent des transferts horizontaux entre espèces D. Ils ont une structure conservée et un taux d'évolution approprié E. La comparaison de la séquence du gène de l'ARN16S et du 18S d'un individu à celles des bases de

données peut permettre d'identifier une nouvelle espèce

Réponse(s):

16- Construction d'arbres phylogénétiques I Page4 sur 9

A. L'arbre déduit représentant une série d'évènements de l'évolution tirée de données peut être différent de l'arbre vrai

B. Les séquences xénologues sont issues d'un transfert horizontal de gènes C. L'alignement des séquences peut permettre l'élaboration d'une matrice des distances,

correspondant à l'approche cladistique D. La méthode des jonctions des voisins est une approche cladistique E. La méthode des caractères correspond à une approche de parcimonie maximale

Réponse( s) :

17- Construction d'arbres phylogénétiques Il

A. L'hypothèse de l'horloge moléculaire implique que les substitutions des nucléotides se produisent à un rythme constant

B. L'étalonnage de l'horloge moléculaire est effectué par rapport aux données moléculaires C. Les horloges moléculaires sont similaires d'un organisme à un autre et au sein d'un même

organisme D. Une espèce à temps de génération court a plus de chance d'accumuler des erreurs de réplication

d'ADN à un rythme rapide qu'une espèce à temps de génération plus long E. L'horloge moléculaire pour les gènes mitochondriaux est plus rapide que celle des gènes du

génome nucléaire

Réponse( s) :

18- Les mutations

A. Plus une mutation somatique se produit tard dans le développement de l'organisme plus le secteur mutant sera grand

B. Les mutations somatiques peuvent être transmises à la descendance C. Les mutations somatiques peuvent être attribuées à des problèmes de ségrégation et de

recombinaison mitotique D. La non-disjonction mitotique peut conduire à une ségrégation phénotypique E. Le système de détection de Lewis Stadler implique la détection d'une mutation dans l'allèle C

d'une cellule germinale de la plante, présent à l'état 3n homozygote

Réponse( s) :

19- Les réarrangements chromosomiques I

A. Une inversion à l'état homozygote induit la formation d'une boucle lorsque l'on observe le chromosome au MET en prophase I

B. Une inversion péricentrique indique que le centromère est situé hors de l'inversion C. Un crossing over dans une boucle d'inversion péricentrique relie entre eux les centromères des 2

homologues par un pont dicentrique D. Lors d'une inversion péricentrique, 3 des chromosomes issus de la meiose II donneront des

gamètes viables qui elles-même donneront des zygotes viables en cas de fécondation E. Les translocations réciproques sont moins fréquentes que les autres

Réponse( s) :

Page 5 sur 9

20- Les réarrangements chromosomiques II

A. Les hétérozygotes pour une translocation produisent généralement une descendance 2 x moins nombreuse que la normale

B. Lors de la ségrégation alternée des chromosomes hétérozygotes pour une translocation, les gamètes ne présentent pas de déséquilibre génétique

C. Le syndrome de Down chez l'homme peut être attribué à une trisomie 21 D. La dystrophie musculaire de Duchenne est une maladie récessive liée à l'X E. La dystrophie musculaire de Duchenne est liée à une translocation réciproque

Réponse( s) :

21- Les réarrangements chromosomiques Ill

A. L'aneuploïdie est liée à une non-disjonction à la méiose B. Les organismes monoploïdes peuvent subir une méiose C. Les organismes monoploïdes peuvent être obtenus artificiellement D. Un organisme monoploïde peut naturellement devenir diploïde E. L'obtention de plantes résistantes à un produit se fait partir un organisme diploïde ou haploïde

Réponse(s):

22- Les réarrangements chromosomiques IV

A. Chez les allopolyploïdes, les jeux de chromosomes s'apparíent entre eux normalement B. Chez les allopolyploïdes, les jeux de chromosomes sont dits homéologues C. Les triploïdes sont généralement des autopolyploïdes D. Un croisement d'un tétraploïde avec un diploïde est possible naturellement E. Les triploïdes peuvent être viables

Réponse(s):

23- Les réarrangements chromosomiques V

A. Un allopolyploïde peut s'obtenir naturellement B. Un allopolyploïde qui donne des individus stériles lorsqu'il est croisé avec l'un de ces parents

est une indication qu'une nouvelle espèce a été obtenue C. Les protoplastes sont des cellules asexuées permettant d'obtenir des allopolyploïdes D. La polyploïdie chez les animaux n'existe pas E. Les polyploïdes peuvent se développer grâce à des œufs non fécondés

Réponse(s):

24- Les réarrangements chromosomiques VI

A. Les aneuploïdies somatiques peuvent apparaitre spontanément dans le tissu somatique créant des mosaïques génétiques de type cellulaire

B. La mosaïque sexuelle de cellules humaines (XY) (XO)(XXY) est liée à la non disjonction des chromosomes Y

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C. La mosaïque sexuelle de cellules humaines (XX ) (XY) est liée à Ja non disjonction des chromosomes X

D. Les approches impliquant l'incorporation directe dans un organisme de matériel héréditaire préparé à l'extérieur de l'organisme (micro-injection ... ) ou de fusion cellulaire ... peuvent être considérées par certains pays comme des approches conduisant à la formation d'organismes génétiquement modifiés

E. En 2000, l'Union européenne fixe à 0,8 % le seuil d'OGM qu'un produit alimentaire européen peut contenir sans être tenu de le signaler sur l'étiquette

Réponse( s) :

25- La conjugaison

A. Le plasmide F contrôle exclusivement sa propre réplication, son nombre de copies, et la répartition des copies dans les cellules filles

B. Les gènes d'exclusion de surface permettent à la bactérie d'exclure l'ADN provenant des phages C. Pour réceptionner un plasmide, la bactérie doit être dans un état dit« de compétence » D. Lors du transfert, l'ADN double brin du plasmide est transféré à Ja bactérie réceptrice E. La souche Hfr permet de rendre F+ une bactérie initialement F-

Réponse( s) :

26- Le clonage

A. Le clonage d'un gène commence souvent par une étape de PCR du gène d'intérêt B. N'importe quelle enzyme peut être utilisée pour couper le plasmide lors du clonage C. Les enzymes coupent le vecteur de manière aléatoire D. Après Ja transformation, on obtient un mélange de bactéries ayant le plasmide avec insert et des

bactéries ayant le plasmide sans insert E. L'IPTG est un inducteur non métabolisable de l'opéron lactose permettant la synthèse de

ßgalactosidase

Réponse( s) :

27- La transduction I

A. Lors de la transduction généralisée, un phage produit certaines particules contenant uniquement de l'ADN obtenu de l'hôte bactérien plutôt que de !'ADN phagique

B. Lors de la transduction spécialisée, un phage produit des particules qui contiennent des gènes aussi bien phagiques que bactériens réunis dans une même molécule d'ADN

C. L'intégration dans le génome bactérien du matériel génétique transduit se fait par double crossing over

D. Le petit fragment d'ADN dans la particule phagique contient environ SO gènes E. En moyenne 1 gène bactérien pour 106 phages peut être transduit

Réponse( s) :

Page 7 sur9

28- La transduction II

A. Le phage tempéré Lambda est utilisé pour la transduction spécialisée et peut effectuer un cycle lytique et/ ou un cycle lysogène

B. Le site att grâce auquel Lambda s'est intégré chez E. coli est présent à la fois sur le génome viral et le génome bactérien

C. La réplication du phage tempéré est sous le contrôle du chromosome bactérien D. La transduction ne s'effectue qu'après induction du cycle lytique E. La transduction ne s'effectue qu'après induction du cycle lysogène

Réponse(s):

29- La transposition bactérienne I

A. Les transposons possèdent des répétitions terminales inversées B. Parmi les transposons, seuls les transposons composites peuvent posséder des gènes de

résistance C. Les transferts naturels d'éléments génétiques mobiles peuvent se faire entre bactéries de genres

très différents grâce à des gènes de conjugaison D. La transposition conservative implique une étape de synthèse d'ADN E. Les intégrons sont des éléments génétiques mobiles qui sont obligatoirement portés par un

réplicon

Réponse(s):

30- La transposition bactérienne II

A. Le gène de l'intégrase des intégrons permet uniquement d'insérer et d'éjecter des cassettes de gènes de résistance

B. L'intégrase catalyse la recombinaison spécifique de site entre une séquence att présente dans l'intégron et une séquence similaire att présent dans une cassette.

C. Les intégrons peuvent s'automobìlíser D. Les intégrons peuvent être présents dans les transposons E. Un plasmide peut devenir résistant à une large gamme d'antibiotiques par accumulation

EXERCICES (8 points)

Exercice 1

à d type d' appariement chro- 1. li existe une controverse propos u . mosomique que 1 • on observe chez des tétraploïdes formés à ~arur de deux populations d'une plante donnée, séparées gé?graph1~u~- ment. On sait que Jes chromosomes s'associent par paires, mais il existe trois hypothèses sur la façon dont ces paires se forment :

a. La formation des paires est aléatoire.

b. Les paires se forment uniquement entre des chromosomes de la même population.

Les paires se forment uniquement entre des chromosomes c. issus de populations différentes. Considérons un locus, A, étroitement lié au centromère. On ef- fectue Je croisement suivant :

Race ¡: A/A/A/A X Race 2: a/alala I !

Autotétraploïde: A/Alala

On laisse ensuite l'autotétraploïde s'autoféconder. À quels rap- ports phénotypiques peut-on s'attend~ pour chaque hypothèse d'appariement chromo omique? Expliquez votre réponse.

Exercice 2 (Faire les schémas pour chaque situation donnant un résultat différent)

Probi me: L'iJlmtratfon ci-des us est une versìon irnplifì~ Je Fappariem •nt entre un hromosome ponant une im erslon I n l umologue sauvage, fill' peur ·a, ércr d'une

grande utilíl ~ pour répondre- aux que uons mœrnam l :s conséquenc ~ des événements d rccomhlna1sun au seìn de-. boude, d'inversion. Dan cetre version hnpli- Iìéc, on n'a ra rt'ptt.~111ê l'app.iricml'nt de\ r · gions non-Inversé d clrro- mosern '\ Ct qui ,ignifü• que dans notre e emplt< (qui con eme une mver- sion patal. ·ntrique). I chromosom, .. -s om repré- senté en em. inverse l'un par rapport à l'autre ( n rialité le r ~om invers 'e~ forment uni." boucl •).Sila Lon d'inversion ta zzgrand . des doubles cr ssìng-over peuv m ·y produire. Cetre fígur est faite pour meure en évídence I~ rnnséquençc qu',turait un tel ~v~m,·m1:111 dans eue rtwon. Utili~, la tigurt' pour p1éd1re Ics onséqu nœs des quatrt' ty~ dc- double m•. mg-over pouvant avoir lieu dans I'mverslon, I rsque I premi ·r eros- ing-over a h1.•u entre les gene) 8 et C t't que k xond .)C produi1 entre I g' nes C t·1 D. Pour naque 1ype dt: ùouM crossing-over. prêche, 1&,,., allèl portés par ks chromaudes produites ët indh¡un celles qui snnr acentriques el œllc~ qui sont dìccntriques, iR~pon~ p.l~t' 1%.)

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Partiel de GENETIQUE B62

Université: Université de Toulon, Faculté des Sciences et Techniques

Diplôme : Licence 3 Biologie

Date: Partiel 2ième session- 2017

Durée: 2h00

Enseignant: M. Molmeret

QCM (12 points) La réponse aux questions du QCM peut contenir O, 1, 2, 3, 4 ou S bonnes réponses possibles. Pour donner votre réponse, indiquez O ou les lettres associées aux réponses correctes.

1- Les premiers systèmes biologiques

A. Les protéines seraient apparues avant !'ADN B. L'ADN serait arrivé avant les protéines C. Les ribozymes peuvent effectuer des autodigestions et des digestions d'acides nucléiques D. Les ribozymes peuvent synthétiser et polymériser des ribonucléotides E. Les protogénomes sont des molécules autoréplicatives qui sont capables de conduire des

réactions biochimiques simples

Réponse(s):

2- Fossiles et évolution

A. Les fossiles de toutes cellules peuvent être récupérés B. Les fossiles de cyanobactéries correspondent à des stromatolithes C. Les animaux multicellulaires apparaissent il y a environ 640 millions d'années D. Deux augmentations soudaines du nombre de gènes apparaissent il y a 1,4 milliards d'année et

500 millions d'années E. Les proto-vertébrés possèdent plus de 30 000 gènes, le minimum requis pour n'importe quel

vertébré actuel

Réponse(s):

3- Acquisition de nouveaux gènes

862 2016-2017 1/1

A. La duplication de gènes peut se faire par recombinaison de séquences répétées homologues positionnées sur des chromatides différentes du même chromosome

B. La duplication de gènes peut se faire pendant la réplication de !'ADN C. La duplication de gènes n'est pas forcément suivie d'une modification d'une des versions des

gènes. D. Le mécanisme de conversion de gène implique l'intervention d'un mécanisme de réparation de

!'ADN après la recombinaison afin de préserver la séquence fonctionnelle du gène. E. La création de nouveaux gènes peut impliquer le réarrangement de domaine des gènes d'une

protéine

Réponse( s) :

4- Transposition

A. Lors de la rétrotranscription, le rétrotransposon doit être transcript et rétrotranscript avant la réintégration génomique

B. Les rétroéléments contiennent obligatoirement une rétrotranscriptase d'origine virale C. Les séquences LINE et SINE sont des rétroélements D. Les transposons peuvent eux même induire des évènements de recombinaisons génomiques E. La transposition peut être associée à des déficits de l'expression des gènes

Réponse(s):

5- Les introns

A. Ils peuvent être autoexcisables B. Certains intrans n'ont pas subi de changements majeurs au cours de l'évolution C. Les intrans auraient pu exister avant la divergence procaryotes-eucaryotes D. Le nombre d'introns aurait graduellement augmenté au cours de l'évolution des génomes

animaux E. Il existe des similitudes entre les intrans GU-AG et ceux du groupe III

Réponse(s):

6-Pseudogènes et microsatellites

A. Les pseudogènes sont des séquences inertes qui présentent une très forte analogie avec les gènes actifs '

B. Certains pseudogènes proviennent d'une duplication incomplète ou altérée de domaines d'ADN comportant un gène codant une protéine

C. Certains pseudogènes sont répétés de multiples fois D. Les séquences répétées non codantes du génome nucléaire ne sont pas répliquées, ce qui est mis à

profit pour l'établissement d'un profile individuel E. Les microsatellites sont des séquences d'ADN codantes correspondant à des répétions de 2 à 3

nucléotides dispersées le long des chromosomes

Réponse(s) :

Page 2 sur 6

7- Les approches de la phylogénie moléculaire I

A. La phylogénie moléculaire permet d'établir le degré de parenté le plus probable existant d'un ensemble de séquences homologues donné

8. Les divergences de 2 génomes dans un passé récent ont moins de différences que 2 génomes dont l'ancêtre commun est plus ancien

C. La méthode phénétique se fonde sur le nombre de caractères quelle que soit leur qualité D. La méthode cladistique estime que plus le nombre de caractères communs à deux espèces est

grand, plus elles se ressemblent et donc plus elles sont proches E. La méthode cladistique distingue les caractères primitifs, des caractères évolués.

Réponse(s):

8- Les approches de la phylogénie moléculaire li

A. Les ailes de chauve-souris et des oiseaux sont le résultat d'une convergence B. L'absence de pattes chez le serpent (appartenant aux vertébrés) correspond à une réversion C. Les homoplasies correspondent au fait que les organes analogues ne sont pas toujours hérités

d'un même ancêtre commun et ne traduisent pas de relations de parenté D. L'arbre le plus parcimonieux est celui qui supposera le plus de transformations évolutives E. Un groupe monophylétique regroupe tous les taxons qui partagent une même innovation

évolutive et leur ancêtre commun exclusif

Réponse(s):

9- Les données moléculaires

A. Les marqueurs phylogénétiques sont des gènes qui ne sont présents que chez certaines catégories d'individus

B. Les gènes de protéines de stress sont souvent utilisés comme marqueurs phylogénétiques C. Ces gènes subissent souvent des transferts horizontaux entre espèces D. Ils ont une structure conservée et un taux d'évolution approprié E. La comparaison de la séquence du gène de l'ARN16S et du 18S d'un individu à celles des bases de

données peut permettre d'identifier une nouvelle espèce

Réponse(s) :

10- Construction d'arbres phylogénétiques

A. L'arbre déduit représentant une série d'évènements de l'évolution tirée de données peut être différent de l'arbre vrai

B. Les séquences xénologues sont issues d'un transfert horizontal de gènes C. L'alignement des séquences peut permettre l'élaboration d'une matrice des distances,

correspondant à l'approche cladistique D. La méthode des jonctions des voisins est une approche cladistique E. La méthode des caractères correspond à une approche de parcimonie maximale

Réponse(s):

Page 3 sur 6

11- Les réarrangements chromosomiques I

A. Une inversion à l'état homozygote induit la formation d'une boucle lorsque l'on observe le chromosome au MET en prophase I

B. Une inversion péricentrique indique que le centromère est situé hors de l'inversion C. Un crossing over dans une boucle d'inversion péricentrique relie entre eux les centromères des 2

homologues par un pont dicentrique D. Lors d'une inversion péricentrique, 3 des chromosomes issus de la meiose II donneront des

gamètes viables qui elles-même donneront des zygotes viables en cas de fécondation E. Les translocations réciproques sont moins fréquentes que les autres

Réponse(s) :

12- Les réarrangements chromosomiques II

A. Les hétérozygotes pour une translocation produisent généralement une descendance 2 x moins nombreuse que la normale

B. Lors de la ségrégation alternée des chromosomes hétérozygotes pour une translocation, les gamètes ne présentent pas de déséquilibre génétique

C. Le syndrome de Down chez l'homme peut être attribué à une trisomie 21 D. La dystrophie musculaire de Duchenne est une maladie récessive liée à l'X E. La dystrophie musculaire de Duchenne est liée à une translocation réciproque

Réponse(s):

13- Les réarrangements chromosomiques III

A. L'aneuploïdíe est liée à une non-disjonction à la méiose B. Les organismes monoploïdes peuvent subir une méiose C. Les organismes monoploïdes peuvent être obtenus artificiellement D. Un organisme monoploïde peut naturellement devenir diploïde E. L'obtention de plantes résistantes à un produit se fait partir un organisme diploïde ou haploïde

Réponse(s) :

14- La transposition bactérienne I

A. Les transposons possèdent des répétitions terminales inversées B. Parmi les transposons, seuls les transposons composites peuvent posséder des gènes de

résistance C. Les transferts naturels d'éléments génétiques mobiles peuvent se faire entre bactéries de genres

très différents grâce à des gènes de conjugaison D. La transposition conservative implique une étape de synthèse d'ADN E. Les intégrons sont des éléments génétiques mobiles qui sont obligatoirement portés par un

réplicon

Réponse(s) :

Page 4 sur 6

15- La transposition bactérienne II

A. Le gène de l'intégrase des intégrons permet uniquement d'insérer et d'éjecter des cassettes de gènes de résistance

B. L'intégrase catalyse la recombinaison spécifique de site entre une séquence attprésente dans l'intégron et une séquence similaire att présent dans une cassette.

C. Les intégrons peuvent s'automobiliser D. Les intégrons peuvent être présents dans les transposons E. Un plasmide peut devenir résistant à une large gamme d'antibiotiques par accumulation

d'intégrons à cassettes multiples.

Réponse(s):

Page 5 sur 6

EXERCICES (8 points) Exercice 1

En raison de la petite taille du chromosome 4 de drosophile, les monosomiques et les trisomiques gùr ce chromosome sont viables, ce qm n'est pas le cas des tétrasomiques ni des nulliso- miques. Une mouche trisomique pour le chromosome 4 et por- tant le gène récessif spécífìant des soies recourbées (ben» en anglais) (/,J sur toutes les copies du chromosome 4 est croisée avec une mouche de phénotype ñOqnal qui, est monosomíque pour le chromosome 4. a. À quels génotypes et phénotypes peut-on s attendre dans la descendance et dans quelles proportions ?

b. Si l'on croise entre eux les tri omiques appartenant à ces descendants, à quel rapport phënotypique peut-on s'attendre dans la génération suivante ? Supposons qu'une seule copie de f,+· soit nécessaire pour produire des soies normales non recourbées), que les chromosomes non appariés gagnent au hasard l'un ou l'autre pôle et que les gamètes aneuploïdes de n'importe quelle sorte survivent.

Exercice 2

Quatre intégrations indépendantes du facteur F dans le chromosome d'une souche inhabituelle d'E.coli ont donné quatre dérivés Hfr de cette souche (HfrW, HfrX, HfrY, et HfrZ), chacun avec une origine différente et une direction possible du transfert des marqueurs. Au cours d'expé- riences de conjugaison interrompue, les gènes chromoso- miques sont transférés aux temps indiqués dans le tableau ct-dessous. (a) Dessiner une carte génétique circulaire, avec Ia posi- tion O (et 100) minute(s) en baut, montrant l'ordre d'en- trée des gènes chromosomiques et la distance (en minutes) entre les gènes adjacents. (Le marqueur leu se trouve à peu près à 2 minutes sur la carte standard.) Dessinez sur la carte génétique les flèches indiquant l'ori- gine et la direction du transfert de chaque Rfr et la dis- tance (en minutes) depuís l'origine de transfert jusqu'au premier marqueur transféré.

(b) Comment la carte génétique de cette souche particu- lière est-elle comparable à celle de la souche B. coli standard de Ja figure 8.14? Suggérez une explication pour tes diííé- rences observées entre ces cartes génétiques.

Marqueur génétique

Hfr his lac leu lip pheS pro pyrD terc tonA trp

w - 20 ll 3 X 18 31 20 25

y 13 22 6 2 Page 6 sur 6

z 19 12 4 8

Examen de B67- session 2 juin 2017

Analyse cinétique et structurale de la protéine TrwB

TrwB, une protéine impliquée dans le transport de I' ADN au cours de la conjugaison bactérienne est une ATPase ADN dépendante. TrwB est une protéine membranaire intégrale, dont la fraction soluble appelée TrwBLlN70 comporte deux domaines principaux : un domaine de fixation à l'ADN et un autre domaine étudié dans cet étude.

Partie I : Etude de la réaction enzymatique de TrwBLlN70

Le tableau 1 donne les vitesses initiales de réaction [nmol.mint.rng+] en fonction de la concentration en ATP (mM) à pH 6,2 et à pH 6,5.

Le document 1 présente des mesures de l'activité ATPasique de TrwBLlN70 sous différentes conditions réactionnelles.

Question 1 : Analyser ces résultats.

Partie II: Etude de la structure de TrwBLlN70.

TrwBLlN70 comporte 6 monomères dont la structure rappelle celle de la sous unité Fl de l'ATPase mitochondriale. Les documents 2 et 3 comparent la structure de TrwBLlN70 avec celle de la sous unité Fl de l'ATPase mitochondriale.

Question 2 : Analysez les résultats obtenus

Partie III : Conclusion

Question 3 : Faites une conclusion à partir des résultats obtenus dans les parties I et Il.

Références :

(1) l. Tato, S. Zunzunegui, F. de la Cruz, and E. Cabezon (2005) TrwB, the coupling protein involved in DNA transport during bacterial conjugation, is a DNA-dependent ATPase. Proc Natl Acad Sci US A. 2005 Jun 7; 102(23): 8156-8161.

(2) F. Xavier Gomis-Rüth, Gabriel Moncalia'n, Fernando de la Cruz, and Miquel Coll (2002) Conjugative Plasmid Protein TrwB, an Integral Membrane Type IV Secretion System Coupling Protein THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY Vol. 277, No.9, Issue of March 1, pp. 7556- 7566, 2002

(3) A G. W. Leslie and J. E. Walker (2000) Structural model of Fl-ATPase and the implication for rotary catalysis. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B (2000) 355, 465-472

Document 1:

A B

50 50

40 40

1/)

[30 1/)

o [30 'O o >, 'O I 20

>,

~ I 20 o ~ o

10 10

o o 4 5 6 7 8 9 o 50 100 150 200 250 300

pH [NaCl)(mM)

e

60

50

"'40 iii >,

ë5 u 30 >,

I ~ 20

10

o 25 30 35 40 45

Temperature (ºC) 50 55

A: pH dependence of TrwBD N70 ATPase activity. Reactions were carried out by the radiometric method for the pH values indicated in the figure. Reaction mixtures contained 12 mM TrwBDN70, 8 nM ssM13DNA, and 2 mM ATP (buffered at the corresponding pH value). B: NaCl concentration effect on TrwBD N70 ATPase activity. Reactions were carried out by the radiometric method as described for A. C: Effect of temperature on TrwBDN70ATPase activity. Reactions were carried out by the radiometric method as described for A.

Document 2: Hexameric toroids. Ribbon plot of the hexameric ring-like structure, of (a) heterohexameric Fl-ATPase and (b) TrwB N70. (a toroid is a surface of revolution with a hole in the middle, like a doughnut)

b

0110A

Document 3: Structural comparison between TrwB and Fl-ATPase. TrwB and Fl-ATPase structures are shown in A and B, respectively, represented in opposite orientation with respect to the inner membrane. For clarity, only a-, ß-, and y-subunits are represented in Fl-A'I'Pase. Note also that the transmembrane a-helices in the N-terminal domain of TrwB are missing in this representation. ß-strands and a-helices are colored in blue and red, respectively, with the exception of the y-subunit in Fl-ATPase, where the coiled-coil structure is colored in green. In A, the DNA is represented in green, showing the 5' and 3' ends. Following the mechanism proposed in this work, TrwB would bind the 5' -DNA strand through the central channel, and it would exclude the 3' -DNA strand (that may or may not loop around the perimeter of the hexamer). Strand separation might not be achieved by TrwB directly but may occur in a previous step, perhaps associated with TrwC helicase. Blue arrows represent the postulated opening and closing of the catalytic subunits coupled to ATP hydrolysis. TrwB and Fl-ATPase structures (Protein Data Bank ID codes 1E9R and lElQ, respectively) were generated with BOBSCRIPT. The DNA drawing was created as a separate image and superposed on TrwB structure.

A B

5' 3' ~IM

Tableau 1:

concentration 0,12 0,20 0,32 0,40 0,51 0,60 0,71 0,81 1,00 1,24 1,48 2,00 2,52 3,02 3,46 4,00 en ATP mM vitesse en 3,12 13,43 46,34 83,11 144,22 206,48 278,47 346,60 448,21 537,27 596,19 657,98 683,75 695,88 701,74 706,09

nmol.min+rng 1oH 6,2

vitesse en 0,03 0,17 0,81 1,77 3,90 6,92 11,90 18,90 37,25 72,16 123,05 260,20 396,59 499,17 561,04 612,21 nmol.min-1.mg-

1pH 6,5

Examen d'enzymologie 3 (86 7) Analyse cinétique et structurale de I'ínsulísyn (IDE)

Mai 2017

L'insulisyn (ou IDE) tient son nom de sa première fonction : c'est l'enzyme de dégradation de l'insuline. C'est une métallo-peptidase à zinc dont de nombreux variants ont été associés à des susceptibilités au diabète de type 2. Il a été démontré dernièrement que cette enzyme peut accepter d'autres substrats peptidiques que l'insuline comme la protéine prion ou encore le glucagon (1). Dans ce sujet, nous allons travailler sur les données cinétiques de l'enzyme en présence ou non d'un régulateur: l'ATP (2).

Partie I: Analyse cinétique de l'IDE (14 points)

Le tableau ci-dessous donne les vitesses initiales de réaction (nmol/min/mg d'enzyme) en fonction de la concentration en peptide (µM) en absence d'ATP et en présence de 4mM d'ATP.

[S] (µM) 1 5 9 13 20 30 40 50 70

Vi (nmol/min/mg) 0,8 3,5 7,5 12,5 19 26 30 32 35

Vi avec ATP ( nmol/min/mg) 100 600 1300 2000 2800 3200 3400 3500 3550

Table 1- Vitesses initiales de réaction de l'IDE en présence ou en absence d'ATP (2)

Question 1 : Analyser ces résultats.

Partie II : Analyse structurale de l'IDE (6 points)

De nombreuses structures de l'IDE humaine ont été obtenues par cristallographie aux rayons X. Ces structures permettent de commencer à comprendre l'allostérie mais aussi les modalités de catalyse de l'enzyme ainsi que la spécificité des substrats. Nous disposons ici de quatre structures obtenues par cristallographie aux rayons X:

1

- Une forme libre 1 (pdb: 1Q2L) : c'est la structure d'un homologue structural de l'IDE humaine chez E.coli (3). Cette forme est supposée exister également pour l'IDE humaine d'après certains résultats expérimentaux (1).

- Une forme libre 2 (pdb: 2jG4) : C'est la structure obtenue pour l'IDE humaine en absence de ligands (1)

- Une forme en présence d'ATP (pdb: 3TUV) : C'est la structure obtenue pour l'IDE humaine en présence d'ATP (2)

- Une forme en présence d'insuline (pdb : 2G47) : C'est la structure obtenue pour l'IDE humaine en présence d'insuline. Pour obtenir la forme en présence d'insuline, l'acide aminé catalytique Glu111 a été muté en Gln111. (1)

Question 1 : Que signifie pdb ?

Question 2: Pourquoi a-t-on muté Glu111 dans la structure en présence d'insuline?

Question 3 : Décrivez et interprétez les structures présentées dans la figure 1 (formes libres).

Question 4 : Décrivez et interprétez les structures présentées dans la figure 2 (formes en présence de ligand/substrat).

Question 5 : Qu'observez-vous de particulier quant à la structure du modèle de l'insuline? Qu'est-ce que cela nous apprend?

Question 6 : Concluez sur les deux parties du sujet (propriétés des différentes formes).

Références:

(1) Shen et al. (2006) Structures of human insulin-degradating enzyme reveal a new substrate recognition mechanism. Nature 443 : 870- 7 4.

(2) Im et al. (2007-Structure of Substrate-free Human Insulin-degrading Enzyme (IDE) and Biophysical Analysis of ATP-induced Conformational Switch of IDE. JBC 282 (35) : 25453-25463.

(3) Maskos et al. (2011) Crystal Structure of pitrilysin, the prototype of Insulin- degradating enzymes. To be published.

2

z I w o

ü I w o

z I w o

ü I w o

(A) Forme libre 1 (E.coli)

Boucle de Boucle de

z I w o

ü I w o

z I w o

. 12,9A 12,9A (8) Forme libre 2 (homme)

ü I w o

Figure 1 - Les formes libres probables de l'IDE

Les deux grandes régions de la protéine sont notées IDE-Net IDE-C. Les domaines sont numérotés Dl à 04.

3

14,01 A 14,01

(A) Structur~ de IDE en présence d'ATP (homme)

13,50 A

13,50

(B) Structure âe IDE en présence d'insuline (homme)

Figure 2 - Les formes ATP et insuline de l'IDE

De droite à gauche : la structure secondaire globale, la surface de la protéine entière, une vue de surface de la cavité interne qui fixe le ligand: IDE-N pour l'insuline, IDE- C pour l'ATP

4

li UNIVERSITE de TOULON Partiel de VIROLOGIE B66 Université: Université de Toulon, Faculté des Sciences et Techniques

Diplôme : Licence 3 Biologie

Date : Partiel - 26 juin 2017

Durée: 2h00

Enseignant : E. Decroly

Donnez des réponses aussi précises et synthétiques que possible.

Question 1 (2 points) : Définir les notions suivantes :

ARN négatif :

« Frameshift »

Question 2 (6 points): Le virus de la grippe a une capacité d'évolution exceptionnelle qui

c'est illustré tors de pandémie majeures. • Quels sont les deux mécanismes principaux impliqués dans son évolution ? • Comment explique t'on la pandémie de 1918

Question 3 (6 points) : Sur un schéma du cycle réplicatif du virus HIV, indiquez quelles sont les cibles des antiviraux actuels?

Question 4 (6 points): vecteur rétroviraux/lentiviraux

Un chercheur effectue l'expérience suivante: li transfecte une cellule avec 1) une « pakaging construct » tel que décrite dans la figure,

2) Le VSV env coding plasmid

3) la construction « transfer vector».

Questions.

1) Quelles seront les protéines exprimées dans les cellules transfectées ?

2) Des particules virales sont elles produites par les cellules ?

3) Dessiner le génome des particules virales

4) Les particules sont elle capable d'infecter une cellule portant le récepteur du virus VSV?

5) Quelles sont les protéines exprimées par ces cellules transduites ?

6) Les cellules transduites synthétisent-elles des particules virales ? et que peut-on en conclure du point de vue de la réponse antivirale de l'hôte et de la stabilté d'espression de se système?

HIV provirus ~- I I Pro I POI so v

,

SEMESTRE 1B57 Biologie cellulaire, session 2B51 Métabolisme bioénergétiquesession 1session 2

B54 Neurophysiologie et endocrinologiesession 1session 2

B55 Méthodes spectroscopiques appliquées à la biochimie, session 1B56 Enzymologie 2session 1session 2

SEMESTRE 2B61 Génétique des populations et évolutionsession 1session 2

B64 Microbiologiesession 1session 2

B68 Ecologie 1sessionrattrapage

U62 Biosphère et évolution du globeB69 Ecologie 2sessionrattrapage

B62 Génétiquesession 1session 2

B67 Enzymologiesession 1session 2

B66 Virologie