Eucaryotes unicellulaires- levures

Question 1

Quel est l’intérêt scientifique des levures ?

Answer 1

Ce sont des organismes modèles pour de nombreuses études biologiques par:
- mécanismes cellulaires et moléculaires conservés chez les eucaryotes supérieurs
- facilité de culture
- cellules toutes identiques
- manipulations génétiques “simples”.

Question 2

Donner la carte d’identité de S.cerevisiae.

Nb de chromosomes (n), taille du génome nucléaire, nb de gènes codants

Answer 2

Saccharomyces cerevisia = levure bourgeonnante.

Nombre de chromosomes: n=16
Taille du génome nucléaire: 12,3 Mb
Nombre de gènes codants: env.6000

Question 3

Donner la carte d’identité de S.pombe.

Nb de chromosomes, taille du génome nucléaire, nb de gènes codants.

Answer 3

Schizosaccharomyces pombe= levure fissipare

Nombre de chromosomes: n=3
Taille du génome nucléaire: 12 Mb
Nombre de gènes codants: env.5000

Question 4

Quelle est la différence entre une levure bourgeonnante et une levure fissipare ?

Answer 4

• Levure bourgeonnante: La reproduction se fait par bourgeonnement. Une petite excroissance ou “bourgeon” se forme sur la cellule mère, grandit progressivement, puis se sépare pour devenir une cellule fille.
• Levure fissipare: La reproduction se fait par fission binaire. La cellule mère s’allonge, son noyau se divise (mitose), puis elle se scinde en deux cellules de taille similaire.

Question 5

Comment qualifie-t-on le cycle de vie des levure S.cerevisia et S.pombe ( en fonction de leur type de division) ?

en conditions favorables: une réproduction végétative

Answer 5

S. Cerevisiae: cycle principalement diploide.

S.pombe: cycle principalement haploide (elle se réplique principalement par mitose)

voir schémas

Question 6

Quel mécanisme de différenciation cellulaire les levures mettent en place lorsqu’elles sont en conditions de carence nutritive ?

Answer 6

Pour résister au stress, attendre le retour de conditions favorables et survivre les levures vont mettre en place la sporulation (reproduction sexuée).

(Sporuler, cad produire des spores à pour unique objectif la survie de la cellule).

voir schéma sporulation S.Pombe

Question 7

Quel type de cellule se divise pour donner des spores ?

Answer 7

Une cellule conjugée.

Question 8

Quelles sont les caractéristiques des spores ?

Answer 8

• Paroi très rigides
• Etat de dormance (déshydratation)
• Germination au retour de conditions favorables
• Forme de résistance.

Question 9

Donner les trois étapes principales de la différenciation sexuelle mise en place lors de privation nutritive ?

Answer 9

1. Conjugaison ( deux cellules : 1n et 1n )
2. Cellule diploide (2n)
3. Meiose ( 4 spores -n- dans un asque)

Question 10

Lors de l’étape de conjugaison de la différenciation sexuelle en carence nutritive, les cellules qui fusionnent peuvent-elles être identiques ?

Answer 10

Des cellules qui ont une identité sexuelle identique ne peuvent pas fusionner. Les cellules n’ont donc pas toutes la même identité sexuelle.

Question 11

Qu’est ce que le “switching” ?

Answer 11

C’est un phénomène de conversion, permutation entre 2 types sexuels.
C’est à dire que la cellule est capable de changer d’identité sexuelle.

Question 12

Que permet la loi du 1 pour 4 du switching de type sexuel ?

Answer 12

Cette stratégie assure que 2 cellules de types sexuels opposés se trouvent toujours à proximité.

Question 13

Quelles sont les cassettes qui composent la région génomique du mating-type (permettant le switching) et leur caractéristiques ?

Answer 13

• Cassette mat1 P/M: cassette exprimée en cas de carence. Le type sexuel d’une cellule dépend de l’allèle au locus mat1.
• Casette mat2P et cassette mat3M: elles ne sont jamais exprimées, toujours inactives.

Question 14

A quoi est liée la faculté à switcher des levures ?

Answer 14

La faculté à switcher est liée à une emprunte ( incorporation de ribonucléotides -épigénétique) créée pendant la réplication de l’ADN (brin retardé) sur un seul brin d’un seul des chromatides.

Question 15

Que permet cette emprunte ?

Answer 15

L’emprunte permet un arrêt de la réplication au niveau de la région d’homologie H1 de mat1, suivie du transfert du brin néosynthétisé sur la région H1 de la cassette silencieuse portant l’information du type sexuel opposé à celui de la cellules qui se réplique.

Question 16

Comment est imposé le silencing des cassettes mat2P et mat3M ?

Answer 16

Le silencing est imposé par une compaction de la chromatine de ces regions: formation d’hétérochromatine.

Question 17

Quelles sont les étapes du mécanisme moléculaire du switching de la cassette mat1 ?

Answer 17

1. Initiation du processus déclenché par une emprunte épigénétique: insertion d’un ribonucléotide.
2. Début de la réplication du locus mat1: l’ADN polymérase synthétise le brin complémentaire.
3. Pause de la réplication pour recruter toutes les protéines qui vont orchestrer le switching.
4. Transfert du brin néosynthétisé sur la région H1 de la cassette (silencieuse) de type sexuel opposé.
5. Incorporation de l’information génétique et retour du brin néosynthétisé au locus mat1sur la région H2.
6. Création d’une nouvelle emprunte sur le brin néosynthétisé qui n’a pas switché
7. Synthèse du brin complémentaire qui portera aussi l’information génétique opposée à celle de la cellule mère.

Question 18

Pourquoi seule la cassette mat1 s’exprime ?

Answer 18

Le fait que mat1 puisse s’exprimer mais pas mat2 et mat3 est dû à l’état de compaction de l’ADN.

Formation d’hétérochromatine( forme très condensée) chez mat2 et mat3.

Euchromatine: transcription permise ( en cas de stress uniquement)
Hétérochromatine: transcription réprimée= silencing

Question 19

Quel est le gène maitre du déclenchement de la différenciation sexuelle ?

Answer 19

ste11

Question 20

Décrire le processus réponse et le devenir de ste11 en absence de carence.

Answer 20

• Lorsque les niveaux de glucose et azote sont suffisants, le système de signalisation est actif.
• La protéine G est activée, ce qui stimule l’adénylate cyclase pour produire du cAMP.
• Le cAMP active la protéine kinase A (PKA).
• La PKA active plusieurs cibles dans la cellule, mais une des conséquences est que le facteur de transcription Ste11 reste piégé dans le cytoplasme sous forme inactive, ce qui empêche son action sur les gènes nécessaires à la différenciation sexuelle.

Question 21

Décrire le processus réponse et le devenir de ste11 en carence d’azote et glucose.

Answer 21

• Lorsqu’il y a une carence en nutriments, l’activation du système de protéine G et de cAMP est inhibée.
• Cette inhibition de cAMP empêche l’activation de la PKA, qui devient inactive.
• Lorsque la PKA est inactive, elle ne peut plus maintenir Ste11 dans le cytoplasme.
• Par conséquent, Ste11 migre dans le noyau, où il devient actif.
• Une fois dans le noyau, Ste11 agit comme facteur de transcription et active l’expression de gènes impliqués dans la différenciation sexuelle, notamment les gènes pour la production de phéromones et des récepteurs aux phéromones.
• Cela déclenche la conjugaison entre les cellules h+ (P) et h- (M), un processus de reproduction sexuée.

Question 22

Quels sont les gènes activés par ste11 ?
Les protéines de ces gènes activent quels types de gènes ?

Answer 22

mat1-Pc, mat1-Pm, mat1- Mc et mat1-Mm.
Ce sont des gènes qui codent tous pour des cofacteurs de transcription.

Les protéines Mat1-Pc et Mat1-Pm activent les gènes “P-spécifiques”.
Les protéines Mat1-Mc et Mat1-Mm activent les gènes “M-spécifiques”.

P( h+), M(h-) chez S.pombe.

Question 23

Mat1-Pc active la transcription de :

Answer 23

-facteur-P
-récepteur au facteur M

Question 24

Mat1-Mc active la transcription de:

Answer 24

-facteur-M
-récepteur au facteur P

Question 25

Après conjugaison quel complexe protéique est formé ?

Answer 25

Un hétérodimère Mm-Pm, dans la cellule diploide obtenue après conjugaison, ayant un rôle de facteur de transcription qui actif va activer la transcription des gènes méiotiques, préparant la cellule diploïde à la méiose et à la formation de spores.