Pr

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Préparation au CAPES Sciences de la vie et de la
terre 2006 Composition sur un sujet de
biologie Durée 6 heures Le calcium dans les
organismes eucaryotes En utilisant
lexploitation des documents et vos connaissances
personnelles, vous présenterez limportance du
calcium dans les organismes eucaryotes.
Remarques importantes - Le sujet comprend 20
documents - Seront prises en compte dans la
notation la clarté de la présentation, la
précision et la rigueur de lanalyse des
documents, les illustrations personnelles.
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Document 1 spectres de fluorescence du fura-2
(A) et fluo-3 (B), sensibles au calcium.Le fura-2
montre un changement de spectre dexcitation. La
quantité de fluorescence émise après excitation à
2 longueurs donde (340 et 380 nm) est unique
pour chaque concentration calcique. Le fluo-3, ne
montre pas de changement de spectre. (Daprès
Buchanan, 2000)
Document 2 injection dans un œuf de poisson
medaka de laequorine qui a diffusé à travers le
cytosol. Lœuf a ensuite été fécondé par un
spermatozoïde. Les quatre clichés de droite ont
été pris toutes les 10 secondes en regardant le
site de pénétration du spermatozoïde. (Daprès
J.C. Gilkey, J. Cell. Biol.,1978)
Document 3 larbre ramifié des dendrites dune
cellule de Purkinje individuelle du cervelet
(cochon dinde) vu en utilisant du fura-2.
(Daprès D.W. Tank, 1996)
Non mesurées
Non mesurées
Non mesurées
Non mesurées
Document 4 concentrations ioniques moyennes dans
des racines de pois (Pisum sativum). Les valeurs
mesurées résultent du dosage des contenus
ioniques moyens des tissus, sans envisager les
différents compartiments cellulaires (ions
cytoplasmiques, vacuolaires ou contenus dans les
parois) (Daprès Grignon)
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Document 5 A entrée du calcium dans des
vésicules tonoplasmiques isolées (vacuoles
isolées de racine davoine) (daprès Schumaker et
Sze, 1987)

Document 5 B représentation schématique de la
structure moléculairede la Ca2 ATPase
vacuolaire, régulée par la fixation de
calmoduline au domaine N-terminal (Daprès
Buchanan, 2000)
Document 6 A cinétique dactivation des canaux
ca2 potentiel dépendants membranaires
cardiaque, squelettique et dun canal chimère À
droite de la figure courant ca2 observé à la
suite de lactivation (daprès Nakai, 1994)
Document 6 B Inactivation de canaux Ca2
potentiel dépendants (L1 et L2) et de canaux
chimères. Le chimère 1 est constitué de L2 à
lexception de la boucle reliant les domaines
III et IV de L1. La chimère 2 est constituée de
L2 à lexception du segment S6 du domaine I
provenant de L1. (Daprès Zhang, Nature , 1994)
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Document 7 voies de signalisation conduisant à
louverture de canaux calciques R récepteur H
ligand Eff effecteur PK protéine
kinase (Daprès Y. Combarnous, 2004)
Document 8 cinétique dinflux de Ca2 dans des
protéoliposomes reconstitués avec le récepteur
de lIP3 (inositol-3-phosphate) Au temps t0, du
45Ca2 est ajouté à la suspension de
protéoliposomes en présence ( IP3) ou en absence
(- IP3) dIP3. On détermine en fonction du temps
la quantité de calcium intraliposome. (Daprès
Ferris, Nature, 1989)
Document 9 réponse dun photorécepteur de type
bâtonnet à la lumière. Les canaux Na sont
également perméables au calcium donc quand ils
sont fermés il y a chute de la concentration
cellulaire en calcium. (Daprès Alberts)
Document 10 modèle proposé montrant comment les
canaux des jonctions gap pourraient se fermer en
réponse à une augmentation de calcium ou une
baisse de pH dans le cytosol. (Daprès P.N.T.
Unwin, Nature, 1984)
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Document 11 exocytose de glutamate à partir de
cellules du système nerveux central de rats. Les
cellules sont placées dans un milieu dépourvu de
calcium 50mM KCL puis certaines stimulées
avec 5mM de Ca 2 pendant 2 min. Certaines
cultures sont préincubées pendant 24h avec
5µg/ml de toxine tétanique (TnTx, inhibiteur de
lexocytose de neurotransmetteur) ou incubées
pendant 75 min avec 1µM de bafilomycin A1
(inhibiteur de lATPase des membranes des
vésicules de glutamate). (Daprès J.M. Pocock,
Neurosciences, 1995)
A B
Document 12 évolution du de saturation du
fura-2 (ligne c) et des concentrations en
calcium (ligne d) dans des fibres musculaires
squelettiques de rat (A fibres rapides et B
fibres lentes) après stimulation électrique
(ligne e) (Daprès S.L. Caroll, J. Physiol. )
Document 13 effets de linjection dune
solution de calcium sur le mouvement des
chromosomes et sur les microtubules
kinétochoriaux dans une cellule eucaryote à
lanaphase. A concentration en calcium
cytosolique 10µM B concentration cytosolique
1µM La tubuline est marquée par un fluorochrome
spécifique de la tubuline polymérisée ce qui
permet de mesurer la fluorescence émise par les
microtubules kinétochoriaux. (Daprès Buchanan,
2000)
A B
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Document 14 concentration en calcium dans un
tube pollinique, mesurée à laide du fura-2.
Observation au microscope à fluorescence
(Daprès Buchanan, 2000)
Document 15A mécanisme dactivation de la
protéine kinase C DAG diaglycérol PS
phosphatidylsérine (Daprès Y. Combarnous, 2004)
Document 15 B Isoformes de la protéine kinase
C (Daprès Y. Combarnous, 2004)
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Document 16 régulation de la contraction du
muscle lisse par le calcium (Daprès Alberts)
A

B
Document 17 deux modèles dinteractions (A et B)
entre le calcium et les pectines (polyosides
ramifiés) dans la paroi végétale (Daprès
Buchanan, 2000)
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Document 18 différenciation des kératinocytes
in vitro   Exemple de culture in vitro en
présence de calcium. Des  sphéroides  sont
observés dans la boite de Pétri que lon voit
ici en coupe après coloration à
lhématoxyline-éosine. (X100) (Daprès Alberts
) Les kératinocytes de la couche basale de la
peau sont des cellules indifférenciées.
Lorsquon les fait pousser sur matrice
artificielle dans un milieu très pauvre en Ca2,
les kératinocytes poussent en monocouche dans
laquelle senchevêtrent des cellules en cours
de prolifération et en cours de différenciation.
Si la concentration en calcium est ensuite
augmentée, lorganisation spatiale des cellules
est vite modifiée  la monocouche est
transformée en un épithélium à plusieurs couches
dans lequel les cellules en cours de
prolifération forment la couche basale adhérente
au substratum et les cellules en cours de
différenciation sont séparées dans les couches
supérieures.  
Document 19 évolution du temps dinitiation de
la coagulation sanguine (r-time en minutes) en
fonction de la concentration en calcium ionisé
(en mmol/L) chez lhomme. Les lignes horizontales
indiquent les valeurs normales du temps de
coagulation. Aucune coagulation dans les
échantillons de sang avec une concentration en
calcium lt 0.33 mmol/L et tous les échantillons
avec une concentration en calcium gt 0.56 mmol/L
montrent une coagulation normale. (Daprès M.
F.M. James, J.C.V.A., 2004)
Document 20 concentrations sériques en
hormone parathyroïdienne en fonction de la
concentration sérique en vitamine D3 (serum
25-hydroxyvitamin) et en calcium. Concentrations
évaluées chez 944 personnes participantes (Dapr
ès L. Steingrimsdottir, JAMA, 2005)
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Sécrétion de PTH (hormone parathyroidienne) En
pmol/L

Concentrations en calcium (mmol/L)