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1 LICENCE SCIENCES DE LA VIE BIOLOGIE MOLECULAIRE DE LA CELLULE 1 L1 SV BIO14 Première Session- Mai 2010 CONSIGNES GENERALES Le contrôle des connaissances sur les enseignements de Biologie Cellulaire est noté sur 20 points, qui se décomposent ainsi : - Contrôle sur les travaux pratiques : 3 points (contrôle continu, note déjà acquise). - Contrôle sur les cours : 10 points (5 points obtenus en contrôle continu (2,5 points par interrogation) et 5 points dans le QCM ci-dessous). - Contrôle sur les travaux dirigés :7 points (sujets ci-dessous). A l'issue de cette épreuve, vous remettrez obligatoirement (même si vous rendez une feuille vierge): 1) La feuille de réponse QCM (sujet 1). 2) Une autre feuille avec les réponses au sujet 2. 3) Une troisième feuille avec les réponses au sujet 3. - Pour certaines questions du QCM, plusieurs réponses sont possibles (cochez toutes les bonnes réponses) - Seules les questions pour lesquelles l ensemble des réponses est juste sont considèrées justes. Une réponse fausse n enlève pas de points. N'oubliez pas d'inscrire vos noms, prénoms et date de naissance sur les feuilles et copies d'examen que vous remettez. CONSIGNES POUR REMPLIR L IMPRIME DE QCM : 1. Noircissez les cases appropriées avec un stylo ou feutre fin de couleur noire ou bleu foncé 2. Remplissez avec attention l en-tête du formulaire QCM 3. Reportez ensuite votre numéro de carte d étudiant dans l espace correspondant. Veillez en particulier à bien aligner votre numéro de carte d étudiant à droite, sous peine de voir votre copie rejetée par le lecteur optique Durée de l épreuve 2 h 00

2 Sujet N 1 1. Le réticulum endoplasmique : A- est en continuité avec la membrane nucléaire externe B- est en continuité avec l appareil de Golgi C- est délimité par une double membrane D- peut être lisse ou rugueux 2. Le réticulum endoplasmique est le site de production des protéines : A- de la membrane plasmique B- secrétées C- mitochondriales D- nucléaires 3. La particule de reconnaissance du signal: A- possède un site de liaison au ribosome B- possède un site de liaison au peptide signal des protéines naissantes destinées au réticulum endoplasmique C- est toujours liée au ribosome D- rentre dans le réticulum endoplasmique 4. Les microsomes : A- sont des organites présents dans les cellules eucaryotes B- sont des vésicules se formant spontanément à partir des membranes du réticulum endoplasmique après homogénéisation des cellules C- permettent à des protéines de diffuser dans la cellule 5. La glycosylation des protéines : A - peut débuter dans la lumière du réticulum endoplasmique B - est une étape nécessaire à la maturation des protéines C- a lieu uniquement dans l appareil de Golgi 6. Les mitochondries A - se situent souvent sur les microtubules B - sont capables de se scinder et de fusionner C - proviendraient d une symbiose virale D sont formées de deux membranes 7. Les pores nucléaires A- traversent la membrane nucléaire B- sont des structures dont la taille est d environ 120 millions de Daltons C- sont composés entre autres d aquaporines D- sont plus ou moins nombreux en fonction de l activité métabolique de la cellule E- sont formés de protéines conservées dans plusieurs espèces 8. La tête polaire de la phosphatidylcholine est constituée par A- Choline B- Choline + phosphate C- Choline + Phosphate + Glycérol D- Des chaines d acide gras 9. Dans une solution hypertonique les hématies A- ne changent pas de forme B- sont turgescentes C- entrent en plasmolyse

3 D- se gonflent d eau E- perdent de l eau 10. Parmi les 4 phospholipides suivants lesquels sont considérés comme neutres: A- Phosphatidyléthanolamine B- Phosphatidylsérine C- Sphingomyéline D- Phosphatidylcholine 11. On peut trouver des ponts disulfures A- Reliant deux AA d une même protéine B- Reliant deux AA entre deux protéines différentes C- Dans la partie extracellulaire des protéines D- Dans la partie intracellulaire des protéines E- Reliant un lipide et une protéine 12. Le revêtement des vésicules bourgeonant du Golgi vers le réticulum A- COP II B- COP I C- Clathrine D- Cavéoline E- AP Le transport passif par diffusion lipophile s'applique à un nombre limité de molécules : parmi celles-ci, lesquelles? A- CO2 B- N2 C- Hormones protéiques D- Hormones stéroïdes E- Hormones thyroïdiennes 14. La loi physique qui régit le flux d'une substance au travers d'une membrane lipidique (Loi de Fick) indique que le flux est directement proportionnel : A- au gradient de concentration de la substance B- à l inverse de l épaisseur de la membrane C- à la surface ouverte à la diffusion 15. L'internalisation des LDL par endocytose : A- nécessite l action d un récepteur au LDL B- nécessite la formation de vésicules recouvertes de clathrine C- nécessite la mise en jeu d adaptateurs membranaires D- est suivie de la formation d'un endosome secondaire par fusion d'un lysosome avec un endosome primaire 16. Dans le noyau, la chromatine est séparée par des canaux appelés domaines interchromosomiques dans lesquels A- la concentration en chromatine est plus grande B- la concentration en chromatine est plus faible C- la maturation des ARN a lieu D- les ribosomes sont assemblés 17. A la prophase de la première division de la méiose, les chromosomes homologues s apparient en

4 A- Bivalent B- Tétrades C- nucléosome 18. Certaines protéines peuvent A- aller vers le noyau grâce à des séquences riches en leucine B- aller vers le noyau grâce à une séquence NLS C- être exportées du noyau D- aller du cytoplasme au noyau 19. La lamina A- est amarrée à la membrane externe du noyau B- peut influencer la répartition des chromosomes C- est composée de lipides D- est composée de plusieurs types de lamine 20. La méiose des métazoaires permet A- un brassage génétique interchromososmique B- que le nombre de chromosome par cellule demeure constant chez une espèce donnée C- de générer des gamètes diploïdes D- de générer des cellules somatiques E- permet le passage de cellules diploïdes à tétraploïdes 21. Lors de la métaphase de mitose, les chromosomes A- sont alignés sur la plaque équatoriale B- sont composés de deux chromatines C- sont composés de deux chromatides D- sont associés au fuseau mitotique 22. Les protéines mitochondriales sont toutes codées par le génome mitochondrial. A -Vrai B- Faux 23. La transcription des gènes qui codent pour les ARNr a lieu : A- dans le nucléole B- dans le noyau C- dans les corps de leucémies promyélocytaires D- dans les ribosomes 24. La membrane externe du noyau : A- est continue avec le REL B- est continue avec le REG C- est continue avec le Golgi D- est recouverte de ribosomes E- est impliquée dans l endocytose 25. Les mitochondries : A- se localisent souvent le long des microtubules B- sont d origine virale C- se divisent par scissiparité D- sont une source importante d ATP pour la cellule 26. Comment nomme-t-on les zones de croissance et de division cellulaire chez les plantes? A. les hèmes B. les feuilles

5 C. les méristèmes D. les bourgeons 27. L'ancêtre commun aux animaux et aux végétaux était-il: A. unicellulaire B. pluricellulaire C. eucaryote 28. Lesquelles de ces formes de plastes sont dépourvues de pigment? A. les proplastes B. les protoplastes C. les amyloplastes D. les chromoplastes 29. La phase lumineuse de la photosynthèse a pour but : A. de produire de l'énergie chimique ATP et NAPDH B. de fixer l O2 C. de produire des sucres D. produit de l O2 30. L ADN mitochondrial A- contient plusieurs chromosomes B- doit être dupliqué entre deux divisions cellulaires C- ne contient pas d introns (chez l homme) D- respecte le code génétique universel 31. L'endocytose: A- désigne la formation de vésicules par invagination de la membrane plasmique entourant une particule B- au cours de l'endocytose médiée par des récepteurs, ces derniers se réunissent dans des zones riches en clathrine. C- Le matériel saisi par endocytose est directement déversé dans le réticulum endoplasmique afin d'y être dégradé. D- peut nécessiter la clathrine 32. Dans une cellule bactérienne A- il y a découplage entre transcription et traduction B- la membrane plasmique contient toujours des stérols C- se trouve un nucléoïde D- le génome est dépourvu d introns 33. La chromatine contient A- de l ADN et des lipides B- de l ADN et des protéines C- des nucléosomes D- des histones E- le nucléole 34. le transport actif A- nécessite de l ATP B- peut être uniport C- peut être assuré par des pompes 35. La destination des vésicules de sécrétion est contrôlée par A- la taille de la vésicule

6 B- les glycosylations des protéines transportées C- les SNAREs 36. Les endosomes de recyclage A- agissent entre les endosomes tardifs et les lysosomes B- expriment des marqueurs spécifiques C- permettent à la cellule de recycler des protéines 37. La vacuole A- est un organite de petite taille dans les cellules méristématiques B- contient des hydrolases acides C- possède un ph basique D- contient des produits toxiques pour la cellule 38. Chez les plantes supérieures, la division cellulaire A- permet la croissance B- se déroule exclusivement pendant la nuit C- a lieu dans les zones méristématiques D- dépend de la bande de préprophase 39. Les cellules végétales A- sont en communication par des ponts cytoplasmiques B- sont limitées par une paroi C- contiennent toutes des plastes E- possèdent des ribosomes 40. Les plantes A- dérivent des animaux B- ont un ancêtre commun avec les animaux C- ont acquis la multicellularité indépendamment des animaux D- résultent d'endosymbioses avec des bactéries

7 Sujet N 2 Répondez à ces questions en 20 lignes maximum (pour chaque question). Le texte au delà ne sera pas lu et donc comptabilisé. Q1= La PRS (SRP): structure et fonctions -Q2= Entrée et devenir du LDL et de son récepteur dans la cellule. Sujet N 3 Examen de Travaux Dirigés, Semestre 2, année Nom : Prénom : N Etudiant Répondre sur le sujet, le plus directement et le plus succinctement possible dans les espaces laissés libres à cet effet (40min). Les mitochondries des levures forment des tubules. L observation d une cellule de levure vivante montre que ces mitochondries sont très dynamiques. En effet, pour des raisons qui ne sont pas encore complètement comprises, les mitochondries sont constamment remodelées : ainsi sur un cours lapse de temps on peut voir des mitochondries entrer en contact et fusionner (phénomène de fusion mitochondriale), alors que d autres se divisent (phénomène de fission ou division mitochondriale). Dans des cellules de génotype sauvage, fusion et fission ont lieu en différents points sur la mitochondrie mais simultanément, et leurs effets s équilibrent. Les mitochondries se présentent ainsi toujours sous la forme de tubules (voir Figure 1B, wt ).

8 Figure 1 1) La Fig. 1 montre des levures sauvage (wt), ou portant une mutation perte de fonction pour les gènes drp1, fis1 ou fzo1. Les images A, C, E, G ont été réalisées en contraste de phase et montre le contour de la cellule de levure. Les images B, D, F, H, ont été prises sur les mêmes cellules de levure mais en microscopie à fluorescence : on visualise ainsi les mitochondries. En effet les levures présentées expriment toutes un transgène rapporteur permettant l expression d une protéine dites «COX1::GFP». a) COX1 est une cytochrome C oxydase. Comment et pourquoi a-t-on fusionné la GFP à COX1?. b) Sachant que la morphologie des mitochondries est normale dans la cellule étiquetée «wt» (Fig. 1B), et en vous aidant des informations apportées dans l introduction, décrire (deux mots peuvent suffire) le phénotype des mitochondries des 3 mutants par rapport au phénotype sauvage, puis proposez le processus qui serait affecté dans chacun des mutants : (Si vous avez des difficultés à répondre, ne perdez pas de temps. Les questions suivantes devraient vous aider.) Mutant drp1 (Fig. 1D), morphologie :...Processus affecté :. Mutant fzo1 (Fig. 1F), morphologie :.....Processus affecté :. Mutant fis1 (Fig. 1H), morphologie :..... Processus affecté :.

9 2) On s intéresse aux protéines DRP1 et FIS1. On réalise des transgènes qui permettent d exprimer les protéines de fusion DRP1::RFP ou FIS1::RFP (RFP = red fluorescent protein). On exprime ensuite soit DRP1::RFP, soit FIS1::RFP dans des levures exprimant COX1 ::GFP. Figure 2 a) Sachant que la RFP est une protéine fluorescente rouge (issue du corail) qui présente des propriétés comparables à celle de la Rhodamine, et que les images présentées Fig. 2 représentent un plan focal unique : Avec quel type de microscope a-t-on obtenu les images présentées Fig. 2 :.. D un point de vue technique, comment s y prend-t-on pour détecter sur la même cellule le signal correspondant aux protéines DRP::RFP ou FIS::RFP, et le signal correspondant à COX1::GFP :.. b) Décrivez brièvement le domaine d expression subcellulaire des protéines DRP1::RFP et FIS1::RFP présenté sur les Fig. 2A et 2B (N.B. : sur les images présentées Fig. 2A, les flèches indiquent la position du marquage DRP1::RFP). Marquage DRP1::RFP :.. Marquage FIS1::RFP : 3) Afin d obtenir une meilleure résolution à de très fort grossissement, on réalise une analyse des mitochondries de levure en microscopie électronique à transmission (MET). Un immunomarquage est réalisé soit avec des anticorps anti-drp1 soit avec des anticorps anti-fis1. L astuce est de coupler ces anticorps à des billes de

10 métal opaques aux électrons (Or), ainsi en MET la présence de l anticorps est révélée par la présence de petits points noirs sur l image (voir flèches Fig. 3). Figure 3(m = mitochondrie) a) Ces observations en MET sont-elles en accord avec le domaine d expression de DRP1::RFP et de FIS1::RFP précédemment déterminé en microscopie confocale, quelles informations supplémentaires apportent-elles? b) Qu arrive-t-il à la mitochondrie dans la zone où est présente la protéine DRP1: c) La localisation de la protéine DRP1 (Fig. 2A et 3) est-elle en accord avec le phénotype du mutant drp1 (Fig. 1), qu entraine la présence de DRP1 sur la mitochondrie, et à votre avis quel en est le résultat ultime? d) En observant attentivement la Fig. 2A (DRP1), vous pouvez distinguer des événements qui correspondent au résultat final de l action de DRP1. Quelle(s) flèche(s) numérotée(s) montrent ces évènements :.. Qu observez vous :..... e) Ces observations faites à l échelle de la mitochondrie vous rappellent-t-elles un autre phénomène qui a lieu au niveau de la membrane plasmique dans une phase particulière de la mitose? Précisez.....

11 4) On essaie maintenant de comprendre pourquoi la perte de fonction du gène codant pour FIS1 entraîne le même phénotype que la perte de fonction du gène codant pour DRP1 (Fig. 1), alors que le domaine d expression subcellulaire de FIS1 est très différent de celui de DRP1 (Fig. 2, Fig. 3). b) Vingt cellules sauvages de levures exprimant à la fois DRP1::RFP et COX1 ::GFP sont analysées en microscopie à fluorescence. A chaque fois on compte le nombre d agrégats DRP1 positifs qui sont associés aux mitochondries (à titre d exemple on en trouve 10 sur l image présenté Fig. 2A), et le nombre d agrégats DRP1 positifs qui sont retrouvés dans le cytoplasme (à titre d exemple on en trouve 1 sur l image présenté Fig.2). Les résultats pour les 20 cellules sauvages analysées sont présentés sur le tableau 1 (voit ligne WT). La même expérience est réalisée sur 20 cellules de levures portant une mutation perte de fonction pour le gène fis1 (et exprimant DRP1 ::RFP et COX1 ::GFP) (voir ligne fis1). Tableau 1 Quel est le rôle de la protéine FIS1 vis-à-vis de la protéine DRP1?. Des expériences de biochimie ont démontré que DRP1 est une protéine extrinsèque et que FIS1 est une protéine transmembranaire. Quelle hypothèse pouvez-vous émettre qui affinerait votre réponse à la question précédente? (vous pouvez répondre par un petit schéma annoté). Expliquez maintenant pourquoi le mutant perte de fonction pour FIS1 a le même phénotype que le mutant perte de fonction pour DRP1?