A partir de l`exploitation des documents et de vos connaissances

Devoir N°2
14/11/07
BIOLOGIE
Épreuve B
Durée : 3 heures 30 minutes
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L’usage de la calculatrice, d’abaques et de tables est interdit pour cette épreuve.
Si, au cours de l’épreuve, un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d’énoncé, il le
signale sur sa copie et poursuit sa composition en expliquant les raisons des initiatives qu’il a été
amené à prendre.
A partir de l’exploitation des documents et de vos connaissances, montrez
comment des molécules sont sources d'informations sur les activités cellulaires
et modifient celles-ci.
* L’exposé sera encadré par une introduction et une conclusion et sera structuré par un plan
faisant apparaître explicitement les thèmes abordés et la progression suivie.
* L’exposé doit se limiter aux trois thèmes abordés. Les trois parties sont indépendantes.
* Le candidat ne doit pas rédiger de longs développements de ses connaissances sur le sujet
indépendamment de l’exploitation des documents.
* Les documents peuvent être découpés et intégrés à la copie à condition d’être exploités.
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THEME 1 : Les effecteurs impliqués dans le contrôle du fonctionnement d'une enzyme : l'exemple de la
phosphofructokinase 1
Document 1-1 : Intervention de la phosphofructokinase dans le métabolisme
La phosphofructokinase est une enzyme qui catalyse la réaction suivante :
Cette réaction est l'une des premières réactions de la glycolyse, processus catabolique qui conduit à la production
nette d'ATP en dégradant le glucose en acide pyruvique.
Document 1-2 : Structure de la phosphofructokinase
La phosphofructokinase-1 de Escherichia coli est un homotétramère de 340 kDa.
Les sites C sont des sites catalytiques où se fixent les substrats de l'enzyme.
La fixation de molécules sur les sites R a des répercussions sur la structure spatiale de la molécule qui existe sous
deux formes différentes.
État R État T
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Document 1-3 : Résultats d'études expérimentales sur la cinétique enzymatique en présence de deux
effecteurs
On rappelle que l'ATP est la source énergétique de l'organisme et que son utilisation permet la récupération
d'énergie utilisable en même temps que la libération d'ADP et de Pi (ion phosphate).
Graphique a Graphique b (la concentration en ATP ne varie
pas)
Document 1-4 : Effets de la disponibilité cellulaire en ATP
L'activité enzymatique est évaluée en présence de différentes concentrations en ATP
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Document 1-5 : Effet du citrate
Le citrate est une molécule située en aval de la glycolyse sur la voie de dégradation complète du glucose en CO2
et H2O. Dégradée par le cycle de Krebs, elle peut être à l'origine d'une production importante d'ATP. On précise
que dans les conditions expérimentales qui ont permis de tracer la courbe ci-dessous, il n'est pas transformé.
Document 1-6 : Effet du fructose2-6 bisphosphate
Les hormones qui régulent la glycémie (concentration plasmatique en glucose) peuvent moduler la dégradation du
glucose dans les cellules. La production du fructose2-6 bisphosphate est dépendante de ces hormones, elle
augmente lors d'une augmentation de la glycémie.
Les courbes ci-dessous rendent compte de l'effet du fructose 2-6 bisphosphate sur l'activité de l'enzyme.
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THEME 2 : Molécules membranaires et apoptose
Document 2-1 : Différence de composition du feuillet externe de la membrane plasmique de cellulaires
saines et de cellules en train de mourir (cellules en apoptose)
Des lymphocytes peuvent être prélevés dans un thymus de souris. On cultive alors des populations de
lymphocytes sains et d'autres en apoptose.
On place toutes ces cellules en présence de fluorescamine, un composé auquel la membrane plasmique est
imperméable, et qui interagit spécifiquement avec des phospholipides aminés (phosphatidyléthanolamine et
phosphatidylsérine).
Les lipides membranaires totaux sont ensuite extraits et analysés par chromatographie. Les quantités de
phosphatidyléthanolamine (PE) et de phosphatidylsérine (PS) sont ainsi estimées et pour chacun de ces
phospholipides la proportion de molécules ayant interagit avec le fluorescamine est mesurée.
Les résultats sont indiqués ci-dessous.
Document 2-2 : Influence de la présence de liposomes contenant des phospholipides sur l'efficacité de la
phagocytose de lymphocytes en apoptose par des macrophages.
Les cellules en apoptose d'un Mammifère sont rapidement phagocytées par des cellules immunitaires particulières
(des macrophages), ce qui évite la libération dans l'organisme de constituants nocifs ou immunogènes.
Dans un milieu de culture contenant une couche cellulaire de macrophages de souris, on ajoute des liposomes
(petites vésicules unimembranaires) synthétisées au préalable. Chaque liposome contient 70% de
phosphatidylcholine et 30% de phosphatidylsérine dans les deux feuillets de la membrane.
Après 30mn, on lave le milieu de culture et on ajoute 107 lymphocytes en apoptose (de même origine que ceux
évoqué en 2-1). Par observation microscopique, on compte alors les macrophages qui ont réalisé une phagocytose.
On calcule alors un index phagocytaire (égale au nombre de macrophage qui ont phagocyté des lymphocytes
multipliés par le nombre moyen de lymphocytes par macrophage).
On renouvelle l'expérience en faisant varier la quantité de liposomes, donc la quantité totale de lipides (qu'on
estime en mol.L-1). L'évolution de l'index phagocytaire en fonction de la concentration totale de lipides est
indiquées sur la page suivante.
Les barres d'erreur représentent l'intervalle des résultats de trois expériences identiques.
On précise par ailleurs :
- qu'aucune évolution de l'index
phagocytaire n'est constatée si on
remplace la phophatidylsérine dans les
liposomes par un autre phospholipide.
- que l'évolution constatée ne s'observe
que si les liposomes contiennent de la
phosphatidylsérine L et non son
stéréoisomère, la phosphatidylsérine
D.
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