Programme indicatif biologie concours double cursus médecine

Date: Contacts:
le29mars2017
L3/Master:GhislaineHernandez
+33(0)472728819
Programmedel'épreuveoraledeBiologiedescandidatsaudoubleparcours"médecine/sciences"
Programmeindicatif1pourlesétudiantsen2èmeannéedemédecineoude
pharmacie,candidatsaudoubleparcoursmédecineoupharmacie/science
proposéparl'ENSdeLyonetl'UniversitéLyon1
Préliminaire
Ceprogrammeestindicatif,ilestlàpourlimiter(unpeu)lechampdesconnaissancesexigibles,mais
aussipourmontrerl'espritdanslequelcesconnaissancessontproposées.Ils'agiteneffetd'insister
surlacompréhensiondufonctionnementduvivantetlacapacitéàorganisersesconnaissancesen
plusieurschampsrecouvrantdesproblématiquesdifférentes.
Ceciétant,lejuryd'admissionseréserveaussiledroitdeposer,trèsmarginalement,desquestions
quipourraientreleverdeconnaissancesantérieures(programmedebiologiedelycée)oudeculture
générale.
2
Organisation I–DESMOLECULESDUVIVANTALACELLULE:ORGANISATIONFONCTIONNELLE
I-AORGANISATIONFONCTIONNELLEDESMOLECULESDUVIVANT
I-A-1L’eau,lespetitesmoléculesorganiques
I-A-2Lesmacromoléculesbiologiques
I-BMEMBRANEETECHANGESMEMBRANAIRES
I-B-1Organisationetpropriétésdesmembranescellulaires
I-B-2Membranesetinterrelationsstructurales
I-B-3Membranesetéchanges
I-B-4Membraneetdifférencedepotentielélectrique:potentielderepos,d’actionettransmission
synaptique
I-C.METABOLISMECELLULAIRE
I-C-1.Lesréactionschimiquesduvivant
I-C-2.Biosynthèsescaractéristiques
I-C-3Aspectsénergétiquesdumétabolisme–liensaveclessynthèses
I-DORGANISATIONFONCTIONNELLEDEQUELQUESCELLULES
TRAVAUXPRATIQUESDEPREMIEREANNEEBCPST
Organisationfonctionnelledelacellule
Nature,propriétésettechniquesd’étudesdesbiomolécules
Cinétiqueenzymatiqueetsoncontrôle
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leprogrammedeBiologieest,commeannoncé,essentiellement"bâtiàpartirduprogrammedebiologiedesCPGE
BCPST,duquelserontexpurgéeslespartiestropéloignéesdesmatièresbiomédicales(écologie,biologiedesplantes,…)."
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Lanumérotationcorrespondàcelleduprogrammed'originetellequ'elleapparaîtsurlesiteduministère.
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II–L’ORGANISME:UNSYSTEMEENINTERACTIONAVECSONENVIRONNEMENT
UNIQUEMENT:
II-B
II-FDIVERSITEMORPHO-FONCTIONNELLEDESORGANISMES
II-F-1Organismespluricellulaires(restreintàl'Homme)
II-F-2Organismesunicellulaires
III–POPULATIONS,ECOSYSTEMES,BIOSPHERE
rien
IV–LABIODIVERSITEETSADYNAMIQUE
IV-AGENOMIQUESTRUCTURALEETFONCTIONNELLE
IV-A-1Génomedeseubactéries–génomedesEucaryotes
IV-A-2L’expressiondugénome:latranscriptionetsoncontrôle
IV-BREPLICATIONDEL’INFORMATIONGENETIQUEETMITOSE
IV-B.1Duplicationdel’informationgénétique:conservationetvariation
IV-B.2Cyclecellulaire,mitoseetrépartitiondumatérielgénétique
IV-CLADIVERSIFICATIONDESGENOMES
IV-C.1Diversitédesmutationsetdiversificationdesgénomes
IV-C.2Brassagegénétiqueetdiversificationdesgénomes
Transfertshorizontauxd'informationgénétique
Quelquesoutilspourl’étudedesgénomes
IV-DLESMECANISMESDEL’EVOLUTION
horsprogramme
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I–Desmoléculesduvivantàlacellule:organisationfonctionnelle
I-AOrganisationfonctionnelledesmoléculesduvivant
I-A-1L’eau,lespetitesmoléculesorganiques
Élémentsdephysico-chimienécessaires
Lesatomesdecarbonedesmoléculesbiologiquesportentdesfonctionsvariéesquidéterminent
leurspropriétésphysico-chimiques(dimension,solubilité,polarité,ionisation).
Lerôlebiologiquedesmoléculesorganiquesdépenddeleurspropriétésphysico-chimiquesetdeleur
réactivité.
Desréactionsd’oxydoréductionmodifientetdiversifientlesfonctionschimiquesdespetites
moléculesbiologiques.Unemêmemoléculebiologiquepeutapparteniràplusieursfamilles.
Lafamilledesglucidesestcomposéedesosesetdesosides.
Lesosesouglucidessimplessontdesmoléculeschiralesréductricesquidériventduglycéraldéhyde
oududihydroxyacétoneetquiportentplusieursfonctionshydroxyle.Lesdi-osidessontdesdimères
d'osesassociésparliaisonosidique.
Leslipides
Leslipidessontdesmoléculesorganiqueshydrophobesdefaiblemassemolaire.Ilspeuvent
posséderdesgroupementshydrophilesquipermettentlaformationdemicellesetdebicouches.
Lesglycolipidessontdesmoléculesmixtesassociantunlipideàunouplusieursradicauxglucidiques.
Lesacidesalpha-aminés
Lesacidesalpha-aminésontunétatd’ionisationquidépenddupH.Leurdiversitéreposesurles
caractéristiquesdeleursradicaux.
Laliaisonpeptidiqueunitdeuxacidesaminésselonunegéométriequiconditionnelesstructures
d’ordresupérieur.
Lesnucléotides
Lesnucléotidessontdesmoléculesorganiquescomposéesd'unebaseazotéepuriqueoupyrimidique
etd'unpentosephosphorylé.
Leurdiversitéestdueàlanaturedelabaseazotée.
Ilsformentdesmoléculesdepetitetaillesolublesetmobilesoususceptiblesdes’associerà
desprotéines
Lesconversionsd’unefamilleàl’autresontpossibles.
Oses,acidesaminésetnucléotidessontégalementlesmonomèresd’édificesmacromoléculaires.
I-A-2Lesmacromoléculesbiologiques
Lesmacromoléculessontdespolymèresdefortemassemolaire(globalementsupérieureà
5000Daltons).Cesontdesglucides,desacidesnucléiques,desprotéinesoudes
polyphénols(lignine).
Lesmacromoléculesglucidiques,nonréductrices,sontdespolymèresleplussouventmonotones
d’oses.Selonleurtaille,leursolubilité,leuractivitéosmotiqueouleurstructuretridimensionnelle,ils
formentdegrandsédificesauxfonctionsdiversesIlspeuvents'associeràd'autres
moléculesorganiques.
Lesacidesnucléiquessontdespolymèresséquencésdenucléotides.Vecteursd’information,ils
peuventinteragiravecdesprotéines.
Lesprotéinessontdespolymèresd'acidesaminés.Lespropriétésphysico-chimiquesdelaliaison
peptidiqueetdesradicauxdesacidesaminéspermettentauxprotéinesdes'organiserenstructures
tridimensionnellessecondaires,tertiairesetquaternaires.Lafonctiondesprotéinesdépenddes
propriétéschimiquesetmécaniquesdesesdifférentsdomainesfonctionnels.
Lesmacromoléculesprotéiquessontdesstructuresdynamiques,dontlesradicauxsonten
permanenteagitation.Leurfonctiondépenddeleurorganisationtridimensionnellequireposesur
desliaisonsdefaibleénergiequicontribuentàcontenirl’agitationthermiquedesradicaux.Elles
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peuvents’associerdefaçonspécifiqueàd’autresmoléculesauniveaudesites.Lespropriétésdeces
relationsprotéines-ligandssontsemblables;lesconséquencesfonctionnellesqu’entrainelafixation
dépendentdelaprotéine.
Certainesprotéinessontglycosylées.
Leslipoprotéinessontdesédificescomplexesdeprotéinesetdelipides.
I-BMembraneetéchangesmembranaires
I-B-1Organisationetpropriétésdesmembranescellulaires
Lesmembranescellulairessontdesassociationsnoncovalentesdeprotéinesetdelipidesassemblés
enbicouchesasymétriques.Lespropriétésdefluidité,deperméabilitésélective,despécificitéetde
communicationdelamembranedépendentdecetteorganisation.
I-B-2Membranesetinterrelationsstructurales
Desinteractionsentremembranes,matricesextracellulairesetcytosquelettesconditionnent
lespropriétésmécaniquesdescellulesetlesrelationsmécaniquesentrecellulesauseindes
tissus.Lesmatricesextracellulairesformentuneinterfacefonctionnelleentrelacelluleetsonmilieu.
I-B-3Membranesetéchanges
Destransfertsdematièresontréalisésentrecompartimentspardesphénomènes
debourgeonnementoudefusiondevésicules(dontlesphénomènesd’endocytoseetd’exocytose).
Lesmécanismesreposentsurlespropriétésdesmembranesetl’implicationdeprotéines.
L’eauetlessolutéspeuventtraverserunemembranepartransfertspassifs,partransportactif
primaireousecondaire.Cestransfertssontrégispardesloisthermodynamiques
(gradientschimiquesouélectrochimiques,sensdetransfert).
Desmodèlesdemécanismesmoléculairespermettentderendrecomptedecesdifférentstypesde
flux.Ceséchangesontdesfonctionsdiversesenliaisonentreautres,aveclanutritiondescellules,
leurmétabolismemaisaussiavecdesfonctionsinformationnellesàl’échelledelacelluleoude
l’organisme.
Plusprécisément:
-lacinétiquedesfluxtransmembranairespeutêtrelinéaire(diffusionsimpleautraversdelaphase
lipidique),ouhyperbolique(ladiffusionfacilitéeparlestransporteursoulescanauxlacinétique
decesderniersétantcependantlinéairesdanslesconditionscellulaires);
-ungradienttransmembranaire(chimiqueouélectrochimique)estuneformed’énergieque
l’onpeutévaluersousformed’unevariationmolaired’enthalpielibre.
Exercicesetcompétrencesexigibles:
-évaluerlaliposolubilitéd’uneespècechimiqueparsoncoefficientdepartitionhuile/eau;
-relierunecinétiquedepassageàunemodalitédepassage;
-évaluerunedifférencedepotentielélectrochimique;
-exprimerunedifférencedepotentielélectrochimiquesousformed’une
tensiontransmembranaire(«forceion-motrice»);
-relierl’existenced’ungradientauxaspectsénergétiquesdestransferts;
-relierlescaractéristiquesdesprotéines,leurlocalisationetleurfonctiondansleséchanges;
I-B-4Membraneetdifférencedepotentielélectrique:potentielderepos,d’actionettransmission
synaptique
Potentieldemembrane–potentield’action
Lesmembranesétablissentetentretiennentdesgradientschimiquesetélectriques.Lesfluxioniques
transmembranairesinstaurentunpotentielélectriqueappelépotentieldemembrane.
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Lepotentield’équilibre
Lepotentield’équilibred’unionestlepotentieldemembranepourlequellefluxnetdel’ionest
nul.Laprésencedecanauxioniquessensiblesàlatensionélectriquerendcertainescellules
excitables.
Potentield'action
Lepotentield’actionneuronals’expliqueparlesvariationsdeconductancedecescanaux.
Danslesneurones,lepotentield’actionsepropagedefaçonrégénérativelelongdel'axone.
Lediamètredesfibresaffecteleurconductivitéetdonclavitessedepropagationdes
potentielsd’action,demêmequelagainedemyéline.
Lessynapses
Lasynapsepermetlatransmissiond’informationd’unecelluleexcitableàuneautreen
provoquantunevariationdepotentieltransmembranaire.
L'étudiantdoitêtrecapablede:
-expliquer,dansunfonctionnementsynaptique,letrajetdel’informationsupportéeparles
signauxsuccessifs:naturedusignal,natureducodage,extinctiondusignal;
-reliercesétapesauxmodèlesdemécanismesmoléculairesquilessous-tendent;
-reliersurunexemplelefonctionnementdesrécepteursligands-dépendantsauxcaractéristiques
fonctionnellesdesprotéines(site,allostérie,hydropathieetlocalisation...);
Onselimiteàunexemplequipeutêtreceluidelasynapseneuromusculaireoud’unesynapse
neuro-neuronique.Onlimitelesprécisionssurlesmécanismesmoléculairesàcequieststrictement
nécessaireàlacompréhensiondumodèle.
L'étudiantdoitêtrecapablede:
-définirlanotiondepotentielélectrochimiqued’unionetexpliciterlecalculdeson
potentield’équilibre(loideNernst);
-relierlavariationdupotentielmembranaireauxmodificationsdeconductances;
-analyserdesenregistrementsdepatch-clamppourargumenterunmodèlemoléculaire
defonctionnementd’uncanalvoltage-dépendant;
-expliquerlapropagationaxoniqueparrégénérationd’unpotentield’action;
L’explicationdesmontagespermettantdemesurerlescourantsioniquestransmembranaires
n’estpasexigible.
I-C.Métabolismecellulaire
I-C-1.Lesréactionschimiquesduvivant
Lestransformationschimiquesquiconstituentlemétabolismeobéissentauxloisde
lathermodynamiqueetdelacinétiquechimique.Ellessontaccéléréespardesbiocatalyseurs,
lesenzymes,quipermettentàcesréactionsdeseproduireàdesvitessesimportantesdans
lesconditionsduvivant(température,pH,etc.).Certainestransformationsdonnentlieuà
uncouplageénergétique.
Lesenzymessontlesfacteursdecouplage.
Lecontrôledelaréalisationdestransformationsdépend:
-delaprésencedesenzymes,liéeauniveaud’expressiondesgènes;
-deschangementsconformationnelsintervenantàtouslesniveauxstructuraux;cesmodifications
sontinduitesparl’association,covalenteounon,àunouplusieursligands.
Lanaturedesenzymesprésentesdanslescellulesoulescompartimentsainsiquelaspécificitédes
associationsentrecesenzymesetleursligandssontdesélémentsdelaspécialisationdescellules.
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I-C-2.Biosynthèsescaractéristiques
Lestransformationschimiquescellulairespermettentlaréalisationdebiosynthèsesnécessairesau
fonctionnementcellulaireetàlamultiplicationcellulaire.
Desinterconversionssontpossiblesentrelesdifférentesfamillesdemolécules;ellesaboutissentàla
synthèsedesprincipalesmoléculesàrôlesstructural,métaboliqueouinformationnelquipermettent
lefonctionnementdescellulesetleursinteractionsaveclemilieu.Cessynthèses,localiséesdansles
cellules,sontassociéesàdesvoiesd’acheminementdesmoléculesversleurlocalisation
fonctionnelleintraouextracellulaire
Unexempledebiosynthèse:labiosynthèsedesprotéines
Les mécanismes de la traduction des ARNmessagers
Lasynthèsedesprotéinesestunprocessusdepolymérisationd’acidesaminés,réversible
parhydrolyse.L’ARNrdelagrandesous-unitéduribosomeassurelacatalyselorsdelaformationde
laliaisonpeptidique(ribozyme),réactionconsommatriced’énergie.
Deplus,cettepolymérisations’accompagned’untransfertd’informationetd’undécodageréalisé
grâceàlacoopérationfonctionnellededifférentsARNauseindesribosomes.
Les maturations post traductionnelles des protéines
Laprotéinesynthétiséesubitensuitedesmodificationsdestructureetdelocalisationavantde
devenirfonctionnelle.Elleacquiertsastructuretridimensionnelle,processusfacilitépar
l’interventiondeprotéineschaperonnes.Salocalisationcellulaireestdéterminéeparlaprésence
d’uneinformationdeposition.Lecontrôledelabiosynthèseestundesélémentsd’ajustementdu
protéomecellulaire,quidépendaussideleurrenouvellementetdeleurrecyclage.
I-C-3Aspectsénergétiquesdumétabolisme–liensaveclessynthèses
Lemétabolismepeutselireselondeuxgrilles:
-entermesdetransformationdematière;
-entermesénergétiques.
Cesdeuxapprochesdoiventévidemmentêtrereliéesl’uneàl’autre.
Lesinterrelationsentrevoiesmétaboliquesetleurscontrôlesauseindessystèmescellulaires
introduisentunetroisièmegrilledelecture:l’information.
I-C-3-aMétabolismeetformesd’énergiedelacellule
Troisformesd’énergiesontprivilégiéesdanslacellule:l’énergied’hydrolysedel’ATP,l’énergiedes
réactionsd’oxydo-réductionetl’énergiedegradienttransmembranaire.
Laphosphorylationd’ADPenATPestréaliséesoitpartransphosphorylation(synonyme
dephosphorylationsursubstrat)soitauniveaudesmembranesparconversiond’uneforce
protonmotrice.
Organisationetfonctionnementdesmitochondriesdanslemétabolismeénergétique.
Ladiversitédesmodesd’établissementdecetteénergiepotentielle(enparticulierdela
forceproton-motrice)permetdedistinguerdifférentstypestrophiques(chimioorganotrophieet
chimiolithotrophie).
I-C-3-bMétabolismeettransfertsdematière
Danslacellulehétérotrophepourl’azoteetlecarbone,cesélémentsentrentsousforme
demoléculesorganiquesquipeuventêtreanaboliséesoucataboliséescommesourced’énergie.
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Laglycolyseestunevoiemétaboliquepermettantlaformationd’ATP,decoenzymesréduitsetde
pyruvateparunechainederéactionspartantduglucose.L’oxydationduglycéraldéhyde3-Pdansle
cytosolestuneréactionclé.
Lefluxglycolytiqueestl’objetd’uncontrôlecellulaire.Ilparticipeàl’ajustementdelaproduction
d’ATPauxbesoinsdelacellule.Lepyruvateetlesacidesgrassontimportésetutilisésdanslamatrice
mitochondrialepourproduiredel’acétyl-coenzymeA,substratducycledeKrebs.
LecycledeKrebsestunevoiedeconvergenceducatabolisme.Laproductiond’ATPestdoncpossible
àpartirdedifférentsmétabolitesinitiaux.
Chaînerespiratoiremitochondrienne
Latransformationdesmoléculesazotées,excrétionazotée.
Fondementsmétaboliquesdel’autotrophie
L’approvisionnementdescellulesenélémentschimiquesfondamentaux(carboneetazote)peutêtre
assuréparautotrophie.
Unexempledecellulebactériennechimiolithotrophe
Lespartiessurl'énergielumineuse,laRubisco,lecycledeCalvin,l'amidonoulefonctionnementdu
chloroplastessontenlevées.
I-DOrganisationfonctionnelledequelquescellules
Comparaisoncelluleeucaryote/celluleeubactérienne.
Quelquescelluleseucaryotesàconnaître(organisationducytosquelette,métabolismeénergétique,
couplageexitation-contraction):
- Lacellulemusculairestriéesquelettique
- Lacellulemusculairecardiaque
Autrescellules(aspectsmétaboliques):
- Entérocyte
- Adipocyte
- hépatocyte
Autre(fonctionnementflagelle):
- Spermatozoïde
TravauxPratiquesdepremièreannéeBCPST
Organisationfonctionnelledelacellule
-remiseencohérencedesacquisdesclassesantérieures
-aufuretàmesuredescellulesrencontrées,organisationfonctionnellededifférentescellules
d'organismesunietpluricellulaires
-miseenoeuvredetechniquesd'étudessimplesdelacellule
-observationetidentificationdesélémentsd'organisationdelacellule(microscopiephotonique-
électronique)avecmiseenrelationdesreprésentations2D-3D
Nature,propriétésettechniquesd’étudesdesbiomolécules
Cinétiqueenzymatiqueetsoncontrôle
-approcheexpérimentale,interprétationentermesmoléculaires
-réalisationd’uneélectrophorèsedeprotéinesenconditionsnativeetdénaturante
-miseenévidencedel’existencededifférentsniveauxstructuraux
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-analysed’unrésultatdeblot(Westernblot)
-suiviexpérimentaldelacinétiqued'uneréactionenzymatique,déterminationdevitessesinitiales
danslecasd’unecinétiquemichaélienne
-déterminationdeKMetVmax
-analyseetinterprétationdedonnéesportantsurdescinétiquesmichaéliennesenprésenceounon
dedifférentstypesd'inhibiteurs(compétitifs–noncompétitifsseulement)
-interprétationentermesdestructuredesprotéinesavecutilisationd'imageriemoléculaire(site,
spécificité,changementdeconformation)
II–L’organisme:unsystèmeeninteractionavecsonenvironnement
II-B
Uniquement:
L’hémoglobinehumainedel’adulte:propriétésstructuralesetfonctionnellesdel’hémoglobine,
enliaisonaveclefonctionnementdel’hématie.Lecaractèreallostériquedecettemoléculesera
abordé.
II-FDiversitémorpho-fonctionnelledesorganismes
Pourl'essentiel,nefaitpaspartieduprogrammedescandidataudoubleparcoursENSLyonmédecine.Quelquespointssubsistentcependant
II-F-1Organismespluricellulaires(restreintàl'Homme)
Lesorganismespluricellulairessontformésdecellulesdifférenciéesounon,organiséesounonen
tissus,voireenorganes.
II-F-2Organismesunicellulaires
Certainsorganismesassurentl’ensembledesfonctionsauniveaud’uneseulecellule(vie
unicellulaire).
Exemples(Saccharomycescerevisiae,Plasmodium,Trypanosoma,Escherichiacoli),
Eubactérie:
-unicellulairehétérotrophe(Escherichiacoli)
Eucaryotesunicellulaireshétérotrophes:
-ununicellulaireparasite(PlasmodiumouTrypanosoma)
III–Populations,écosystèmes,biosphère
NefaitpaspartieduprogrammedescandidataudoubleparcoursENSLyon-médecine
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IV–Labiodiversitéetsadynamique
IV-AGénomiquestructuraleetfonctionnelle
IV-A-1Génomedeseubactéries–génomedesEucaryotes
L'ensembledesmoléculesd'ADNcontenuesdansunecelluleetl’informationqu’ellesportent
formentsongénome.
Chezleseubactéries,legénomeàlocalisationcytoplasmiqueestforméd’unchromosomecirculaire
etéventuellementdeplasmides.Legénomedeseubactériesestcompact:ilestconstituépresque
exclusivementderégionscodantesassociéesàdesrégionsrégulatricescommunes(notion
d’opéron).
ChezlesEucaryotes,ondistinguelegénomenucléaireetlegénomedesorganites.Legénome
nucléaireestconstituédechromosomes.L’ADNgénomiqueestassociéàdesprotéinesdontdes
histones.LegénomenucléairedesEucaryotes,deplusgrandetaille,présenteunegrandepart
deséquencesintergéniquesnontranscrites.Lamajoritédecesséquencesestrépétée.Les
gèneseucaryotessontgénéralementmorcelés.
IV-A-2L’expressiondugénome:latranscriptionetsoncontrôle
Mécanismesdetranscriptiondel’ADN
Lemécanismedetranscriptiondel’ADNestassurépardespolymérases;ellesgénèrentplusieurs
typesd’ARN.Latranscriptionestinitiéeauniveaud’unpromoteurreconnupardesfacteursde
transcription.Dessignauxindiquentlafindelatranscription.
ChezlesEucaryotes,àpartirdetranscritsdegènesmorcelés,différentsprocessusdematuration
post-transcriptionnelledesARNmessagersconduisentàlaséquencetraduite.Selonlestypes
cellulaires,enréponseàdessignaux,àdesvariationsd’activité,desmodificationsdesconditionsde
milieux,l’expressiondugénotypevarieetconduitàdesphénotypescellulairesvariés.Les
mécanismespermettantcesmodulationsportentessentiellementsurlecontrôledelatranscription.
Lecontrôledelatranscription
Lecontrôledelatranscriptionfaitintervenirdesinteractionsentreséquencesrégulatrices
etfacteursdetranscription.Leniveaudetranscriptiondépendaussidel'étatdeméthylationde
l'ADNetdemodificationsdelachromatine.Lecontrôledel’expressiondel’informationgénétique
faitaussiintervenirdespetitsARN.
ChezlesEucaryotes,ladiversitédesrégulationsdetranscriptionetdesmaturations
posttranscriptionnellesexpliqueengrandepartieladiversitédestranscriptomes.
Auneautreéchelledetemps,lesprofilsd’expressiongénétiquesontparfoishéréditaires,en
l’absencedemutation(épigénétique).gènes(§III-D-2)
-détecterl’expressionsélectivedesgènesparl’étudedesrésultatsdesprincipalesméthodesd’étude
destranscriptomesafind’exploiterdesrésultatsexpérimentaux.Lesméthodesd’étudedes
transcriptomesnesontpasàmémoriser.
IV-BRéplicationdel’informationgénétiqueetmitose
Latransmissiondel’informationgénétiqueaucoursdesdivisionscellulairesestréaliséegrâceàune
duplicationdumatérielgénétique,àfaibletauxd’erreur,suivied’uneunerépartitionéquitable
dumatérielgénétiqueentrelesdeuxcellulesfilles.
IV-B.1Duplicationdel’informationgénétique:conservationetvariation
L’ADNsubituneréplicationsemi-conservativeassuréeparunensembledeprotéinesauniveaudela
fourchederéplication.Leprocessusassurefondamentalementlaconservationdel’information.Des
erreursderéplicationconduisentàdesmésappariementsquipeuventêtrecorrigésaucoursouàla
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findelaréplication.Leserreursnonréparéesmodifientlesséquencesdesgénomesetconstituent
desmutationsspontanéescréantdenouveauxallèles.Unprocessusglobalement«conservateur»
estainsiàl’originede«variations».
IV-B.2Cyclecellulaire,mitoseetrépartitiondumatérielgénétique
ChezlesEucaryotes,laduplicationdumatérielgénétiqueseproduitaucoursdelaphaseSducycle
cellulaire,lorsdel’interphase.Lamitose,pendantlaquelleleschromosomessontrépartisde
manièreidentiqueentrelesdeuxcellulesfillesgrâceaucytosquelette,bouclelecyclecellulaire.La
cytocinèsenesuitpasobligatoirementladivisiondunoyaucequiconduitalorsàdessyncytiums.
IV-CLadiversificationdesgénomes
IV-C.1Diversitédesmutationsetdiversificationdesgénomes
Lesséquencesdesgénomessontmodifiéesdemanièrealéatoirepardeserreursderéplicationnon
réparéesoud’autrescausesdemutations.Certainesmutationsmodifientlastructure
deschromosomes(délétions,inversions,duplication,translocation).
Quelquesoitlemécanisme,lesmutationssontlaseulesourcedediversificationdesallèles.
IV-C.2Brassagegénétiqueetdiversificationdesgénomes
Lasexualitémodifielesgénomesenbrassantlesallèles.ChezlesEucaryotes,laméiosecontribueà
ladiversificationdesgénomes.Enunissantdesgénomeshaploïdes,lafécondationcréedenouvelles
combinaisonsalléliquesdiploïdes.
D’autresprocessusliésàlareproductionsexuéeàl’échelledesorganismesetdespopulations
interviennentdanscettediversification.
-expliquerdesoriginespossiblesdelamodificationdeséquencesurdeuxexemplesd’altérations
ponctuelles.(dimèresdethymine–cf.IV-B-désamination)
-expliquerlarelationentrelesmutationsetleursconséquencessurlafonctiondupolypeptidecodé
-relierlesprincipauxévènementscytogénétiquesdelaméioseavecleursconséquencessur
lebrassageallélique
-argumenterlesprocessusdebrassagegénétiqueens’appuyantsurleprincipedequelques
croisementssimplesmaisdifférantpardeuxcouplesd’allèlesprischezlesorganismeshaploïdes
et/oudiploïdes
-évaluerenordredegrandeurladiversificationpotentielleàpartirdedonnées(fréquences
demutation,nombredechromosomes,etc.)
Transfertshorizontauxd'informationgénétique
Chezleseubactéries(etdansunemoindremesurechezlesEucaryotes),desmodifications
dugénomesontpossiblespartransfertshorizontauxdegènes.
Quelquesoutilspourl’étudedesgénomes
-réaliseretexploiteruneélectrophorèsedefragmentsderestrictiond’ADN
-établirunecartederestriction
-manipulerquelquesoutilsd’exploitationinformatiquedesséquencesnucléotidiquesafinderéaliser
l’identificationdeséquenceshomologuesàlaséquenceétudiéeetl’alignementdeséquencesenvue
delaconstructiond’arbresphylogénétiquesLienPhylogénie(§IV-E)
-analyserdesrésultatsexpérimentauxdedifférentestechniquesdebiologiemoléculaire
(transgénèse,Northernblot,Southernblot,utilisationdegènesrapporteurs,étudedelafonctionde
gènesparknock-out,pucesàADN)
Lien:
Cours§IV-AChromosomes,mitoseetméiose
-réaliserunepréparationmicroscopiqueafind’identifierdifférentesphasesdelamitose
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-exploiterdeslamesetdesclichésmicroscopiquesàdifférenteséchelles(repéragedesdifférentes
phases,organisationdeschromosomesetdufuseaudedivisiondecellulesvégétalesetanimales)
-analyserdesrésultatsexpérimentauxsurlecontrôleducyclecellulaire(identificationd’unpointde
contrôle,analysedesinteractionsentrelesprotéinesimpliquées).
-analyserdescaryotypesetdétecterdesanomalies
IV-DLesmécanismesdel’évolution
NefaitpaspartieduprogrammedescandidataudoubleparcoursENSLyon-médecine