EXERCICE 1

Expérience 1 : De la chromatine de rat est extraite et traitée avec de la nucléase de microcoque pendant 15 minutes. Deux analyses sont effectuées :

a) La chromatine est observée en microscopie électronique à transmission (dans des conditions de faible concentration saline). Le résultat de cette observation est donné dans la figure 1.

                              Figure 1   
                                                                 __
                                                                     10nm

b) L'ADN est extrait de la chromatine puis analysé par une électrophorèse sur un gel d'agarose (la longeur des fragments d'ADN est exprimée en paires de bases ; pb). Le résultat de cette electrophorèse est donné dans la figure 2.

                                                      Figure 2
1. Expliquer ces résultats et conclure.

Expérience 2 : De la chromatine de rat est extraite et traitée avec de la nucléase de microcoque pendant plusieurs heures. Les produits de cette digestion sont analysés par les deux méthodes décrites dans l'expérience 1.

- Les résultats obtenus en microscopie électronique (a) et sur gel d'agarose (b) sont présentés sur la figure 3.

                                                      
      Figure 3                     a                                b                

2. Pourquoi obtient t'on des résultats différents dans les expériences 1 et 2 ?

3. Quelles informations vous apportent l'expérience 2 ?

Expérience 3 : Le contenu nucléaire d'un organisme extra-terrestre est étudié et comparé à la chromatine d'hépatocytes de rat. Les cellules de cet organisme extra-terrestre ressemblent à celles des eucaryotes terriens et sont composés de molécules similaires, y compris l'ADN, localisé dans une structure qui ressemble à un noyau. On a identifié trois protéines de propriétés comparables à celles des histones.: petite taille, très basique, étrotement associées entre elles et à l'ADN... Les noyaux de cellules de cet organisme et d'hépatocytes de rat ont été purifiés, puis traités pendant des temps croissants par la nucléase de microcoque. Les fragments d'ADN issus de cette digestion enzymatique sont analysés sur gel d'agarose (figure 4).

                Figure 4

    Parallèlement, on isole l'ADN libre de toute protéine de cet organisme et on le soumet à l'action de la nucléase de microcoque. Cette digestion produit uniquement des mono- et dinucléotides.

4. Le contenu nucléaire de cet organisme est-il organisé sous la forme d'une structure comparable à celle de la chromatine ?

5. Expliquer pourquoi les produits de digestion du matériel génétique n'on jamais une taille inférieure à 300 pb.

6. En quoi l'organisation de ce matériel génétique est-elle différente de celle de la chromatine des eucaryotes terriens ?

EXERCICE 2

Une culture in vitro de cellules de mammifères présente le cycle suivant :

    En prophase de mitose 32 chromosomes d'une longueur moyenne de 4,25 µm sont identifiables. Il y a une seule molécule d'ADN par "chromosome interphasique en G₁.

1. Quel est, en daltons, le poids moléculaire de l'ADN contenu dans le noyau d'une cellule en phase G1

2. De combien de paires de bases est constitué l'ADN contenue dans le noyau d'une telle cellule ?

3. Quelle est, en mètre la longueur totale des molécules d'ADN contenues dans le noyau de cette cellule.

4. Quelle est, en centimètre, la longueur moyenne de la molécule d'ADN contenue dans un chromosome d'une cellule de la culture ?

5. Quelle est le facteur de compaction de la molécule d'ADN dans un chromosome en prophase ?

    Une culture asynchrone de ces cellules est incubée en présence de ³H-thymidine pendant un temps court. Les cellules sont récoltées, fixées puis soumisent à une autoradiographie. L'étude cytologique révèle que 20 noyaux, sur les 136 analysés, présentent au moins un grain d'argent.

1. Que signifie la présence de grain d'argent sur certains noyaux ?

2. Calculer la durée de la phase S. Justifier le calcul.

3. A quoi peuvent correspondre des grains d'argent trouvés ailleurs que dans le noyau ?

    Vous étudiez la réplication de l'ADN dans des cellules placées en culture. Pour cela vous disposez de cellules synchronisées en début de phase S et de thymidine radioactive.
    Vous placez les cellules dans un milieu de culture non radioactif pendant 10 minutes. Vous placez ensuite les cellules dans un milieu de culture contenant de la thymidine radioactive à une forte concentration. Après 40 minutes d'incubation vous éliminez le milieu et vous placez les cellules dans un nouveau milieu qui contient de la thymidine radioactive à une concentration cinq fois plus faible. Les cellules sont laissées 20 minutes dans ce milieu puis l'ADN est extrait et analysé par autoradiographie. Le résultat de l'autoradiographie est donné dans la figure ci dessous :

1. Expliquez pourquoi on obtient des zones foncées et des zones plus claires

2. Commentez le résultat obtenu et indiquez la principale conclusion que permet de tirer cette expérience

3. Calculez la vitesse de la réplication en µm/mn et en pb/sec

EXERCICE 4

On réalise des biopsies de foie sur un animal adulte présentant des lésions cancéreuses au niveau de cet organe. Ces prélèvements sont réalisés dans deux régions bien distinctes. Une analyse par cytométrie est réalisée sur ces prélèvements (population A et B). Elle permet de déterminer la quantité d'ADN présente par cellule. Les résultats sont représentés ci-dessous :

1. Quelles informations cette analyse apporte-t-elle pour chaque population cellulaire ?

2. Interpréter la différence observée entre ces deux populations Commentez brièvement ces résultats. Que peut-on conclure sur les deux tissus étudiés.