UNIVERSITE HENRI POINCARE, NANCY 1 Faculté de Pharmacie DIPLOME D ETAT D AUDIOPROTHESISTE Examen d admission Jeudi 1 er septembre 2011 EPREUVE de BIOLOGIE coefficient 2 Durée : 2 heures Documents non autorisés, calculatrice non autorisée La correction de cette épreuve tiendra compte non seulement des connaissances mais également du bon sens et du soin apportés à la rédaction des réponses et à la réalisation des schémas éventuels. Exercice 1 (4.5 points) La mucoviscidose : Cette maladie est la plus fréquente des maladies héréditaires autosomiques récessives graves dans les populations d origine européenne. Elle touche en moyenne un nouveau-né sur 2500 avec une fréquence variable selon l origine géographique et ethnique des patients. En Europe, selon les régions, un enfant pour 1800 à 3500 naissances vivantes est atteint. Avant la découverte de traitements, cette maladie était mortelle avant l âge de la puberté et l on peut se demander pourquoi, dès lors que ces individus ne procréaient pas, l allèle est encore aussi fréquent dans l espèce humaine. Document 1 : La mutation Le gène, porté par le chromosome 7 (7q31), a 4443 nucléotides et code pour une protéine de 1480 acides aminés dite CFTR(Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator) qui forme un canal chlore. De très nombreuses mutations sont à l origine de la mucoviscidose mais une est beaucoup plus fréquente que les autres, elle est dite ΔF508. Allèle non muté 330 503 GGA ATC ATC CTC CGG AAA ATA TTC.AAA GAA AAT ATC ATC TTT GGT GTT Allèle muté Δ F508 330 503 GGA ATC ATC CTC CGG AAA ATA TTC.AAA GAA AAT ATC ATT GGT GGT GTT 1
Document 2 : Les liens entre mucoviscidose et choléra: Le choléra est dû à une bactérie (Vibrio cholerae) qui colonise l intestin et provoque une diarrhée plus ou moins sévère pouvant entraîner la mort. Il existe des différences importantes de sensibilité au choléra entre les populations exposées à la bactérie. Près de 90 % des sujets infectés n ont pas de symptômes et éliminent les bactéries par voie intestinale, 10 % auront une diarrhée dont environ 1 % présenteront un choléra sévère. Les porteurs sains, qui semblent jouer un rôle majeur dans la dissémination de l épidémie, témoignent d une sensibilité génétique variable des sujets exposés. La bactérie se colle contre la membrane des cellules intestinales et sécrète localement une toxine qui pénètre dans ces cellules ce qui déclenche des réactions biochimiques perturbant le fonctionnement de la molécule CFTR. Ce canal laisse alors passer des quantités plus importantes d ions Cl - vers la lumière intestinale. Les ions Cl - sont accompagnés par de nombreuses molécules d eau qui provoquent une diarrhée. Document 3 : Les liens entre mucoviscidose et typhoïde Salmonella typhi est la bactérie responsable de la typhoïde (inflammation grave du tube digestif). Pour que cette maladie se déclare il est nécessaire que la bactérie pénètre dans les cellules intestinales. Certaines expériences auraient été réalisées sur des souris transgéniques chez qui on a intégré le gène humain sous la forme normale ou sous la forme mutée ΔF508. Si on fait absorber par voie buccale des bactéries Salmonella typhi à ces souris, les résultats peuvent être résumés comme suit : Souris homozygote pour l allèle muté Souris homozygote pour l allèle normal Souris hétérozygote pour le gène étudié 0% de cellules infectées 100% de cellules infectées 14% de cellules infectées Source : d après http://www2.ac-lyon.fr Document 4 : Le test de la sueur Il consiste à mesurer le taux de chlorures dans la sueur. Les résultats sont interprétés de la manière suivante : Taux de chlorures inférieur à 40 mmol.l -1 compris entre 40 mmol.l -1 et 60 mmol.l -1 supérieur à 60 mmol.l -1 Résultat du test négatif douteux positif Les individus malades ont donc une sueur plus riche en chlorures que les individus sains. On peut rechercher la cohérence de ce test avec les informations obtenues sachant que le canal CFTR des glandes sudoripares sert à la réabsorption des ions Cl -. En utilisant les documents et vos connaissances, proposer une explication concernant les proportions d'hétérozygotes pour la mucoviscidose. 2
Exercice 2 (4 points) Une étude scientifique a porté sur l'action sur le système immunitaire du THC, le tétrahydrocannabinol, substance active du cannabis. Le THC est soupçonné de diminuer la réponse immunitaire face à des cellules cancéreuses. Document 1 : évaluation du développement des tumeurs Afin d'étudier le développement de tumeurs en présence de THC, l'expérience suivante a été réalisée. Nous disposons de deux lots de souris saines non immunisées, chez lesquelles on implante des cellules cancéreuses. - le premier lot est un lot témoin qui ne reçoit aucune injection de THC, - le second lot est expérimental: les souris ont été soumises quatre fois par semaine à des injections de THC, avant et après implantation des cellules cancéreuses. D après http://www.jimmunol.org/cgi/contentlfull/165/1/373 Document 2 : évaluation de la prolifération des lymphocytes T Face au développement d'une tumeur, une réaction immunitaire se développe, qui met notamment en jeu une activation des lymphocytes T. Les lymphocytes T activés se multiplient suite à un contact avec des cellules présentant des fragments antigéniques de surface, comme les cellules tumorales. Lot témoin et lot expérimental sont les mêmes lots que dans le document 1. 3
D après http://www.jimmunol.org/cgi/contentlfull/165/1/373 Document 3 : évaluation de la protection immunitaire apportée par une immunisation Des souris sont immunisées suite à un contact avec des cellules tumorales irradiées. Les cellules tumorales irradiées sont moins nocives, mais déclenchent une réaction immunitaire. Quatre semaines après ce premier contact, les souris immunisées sont séparées en deux lots de 8 souris : - lot expérimental : un lot avec injections de THC - lot témoin: un lot sans injection de THC. Puis les souris sont mises au contact de trois concentrations variables de cellules tumorales non irradiées. On mesure le nombre de souris immunisées chez lesquelles la tumeur est détruite. Nombre de cellules tumorales vivantes injectées Nombre de souris rejetant la tumeur par rapport au nombre total de souris du lot Lot expérimental Lot témoin 1x 10 5 8 / 8 8 / 8 2x 10 5 5 / 8 8 / 8 3x 10 5 4 / 8 8 / 8 D après http://www.jimmunol.org/cgi/contentlfull/165/1/373 En utilisant les documents 1, 2 et 3 mis en relation avec les connaissances, confirmer les soupçons concernant l'action du THC sur le système immunitaire. 4
Exercice 3 (3 points) La phylogénie la plus vraisemblable est celle qui nécessite le plus petit nombre d'innovations évolutives. On s'intéresse ici aux relations de parenté entre la chauve-souris, le pigeon et l'homme. Recopier dans votre devoir les arbres 2 et 3 et y placer les innovations évolutives de "a" à "e". Choisir, en le justifiant, l'arbre phylogénétique hypothétique le plus vraisemblable parmi les trois proposés. Document : Caractères étudiés : Caractères Etat dérivé (1) Etat ancestral (0) a Appendices pairs Membres chiridiens Nageoires rayonnées b Mandibule Un seul os (le dentaire) Plusieurs os c Glandes mammaires Présence Absence d Ailes Présence Absence e Dents Absence Présence Matrice de caractères Caractères a b c d e Truite 0 0 0 0 0 Chauve-souris 1 1 1 1 0 Homme 1 1 1 0 0 Pigeon 1 0 0 1 1 Les trois arbres hypothétiques (les innovations sont indiquées pour l'hypothèse 1) Source INRP 5
Exercice 4 (2.5 points) Parmi les affirmations suivantes, trouver celles qui sont vraies et corriger celles qui sont fausses en intégrant vos connaissances. a. La division équationnelle méiotique assure un brassage inter chromosomique. b. La division réductionnelle méiotique forme des gamètes diploïdes contenant un chromosome de chaque paire. c. La division réductionnelle méiotique assure à la fois un brassage intra chromosomique et inter chromosomique. d. Chez l Homme, la LH agit directement sur la cellule de Sertoli et stimule la production de testostérone. e. La cellule de Sertoli est une cellule cible de la FSH. f. La testostérone exerce un rétrocontrôle positif permanent sur l hypophyse. g. Un embryon humain normal et de sexe génétique XY, sécrète de la testostérone à l origine de la régression des canaux de Muller. h. Un embryon humain normal et de sexe génétique XX, sécrète de l AMH à l origine de la régression des canaux de Muller. i. Les lymphocytes T4 synthétisent et sécrètent des anticorps. j. Les lymphocytes B synthétisent et sécrètent des enzymes de perforation des membranes cellulaires. Exercice 5 (6 points) On croise une variété de tomates naines à feuilles découpées homozygotes avec une variété de tomates de taille normale aux feuilles entières homozygotes. En F1, les plants obtenus sont de taille normale aux feuilles découpées. On croise un hybride F1 avec un double homozygote récessif et la descendance obtenue est formée de : -70 plants normaux à feuilles découpées -91 plants normaux à feuilles entières -86 plants nains à feuilles découpées -77 plants nains à feuilles entières Proposer une explication aux résultats obtenus. 6