L'expression du génome nucléaire eucaryote : transcription, traduction et contrôle de l'expression génique
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Le sujet porte sur les mécanismes de l'expression du génome nucléaire chez les Eucaryotes. La première partie interroge les mécanismes de transcription et de traduction à partir de documents sur l'ADN, l'ARN, le code génétique et des mutations du gène de l'hémoglobine. La deuxième partie demande une synthèse argumentée sur la diversité des mécanismes de contrôle de l'expression du génome, de l'échelle cellulaire à celle de l'organisme, à partir de cinq documents supplémentaires.
1Partie 1 : les mécanismes de l'expression génétique chez les EucaryotesQuestions guidées sur la structure de l'ADN et de l'ARN, le rôle du promoteur et l'élongation lors de la transcription, l'amplification génique observée sur une électronographie, les propriétés du code génétique illustrées par des mutations du gène de l'hémoglobine, et les acteurs de la traduction, avec un document réponse à compléter sur les étapes de l'expression d'une séquence d'ADN donnée.
2Partie 2 : le contrôle de l'expression du génome nucléaire eucaryoteExercice de synthèse structuré demandant de montrer la diversité des mécanismes de contrôle de l'expression du génome eucaryote et leur importance fonctionnelle, en s'appuyant sur des documents portant sur un facteur myogénique, l'épissage alternatif du gène de la calcitonine, la protéine HIF1 et l'hypoxie, un ARN non codant régulant la dormance des graines, et les modifications de l'histone H3.
Description
Sujet officiel CAPES externe en SVT, session 2026.
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L'épreuve consiste à répondre de manière argumentée au sujet posé. Des documents peuvent accompagner le sujet.
L'épreuve a pour objectif l'évaluation de la maîtrise des savoirs disciplinaires ainsi que des méthodes et démarches scientifiques, et leur utilisation pour construire des réponses argumentées aux questions posées.
Le candidat doit montrer ses capacités à répondre sous la forme d'un texte scientifique rigoureux, de bonne qualité formelle et illustré.
Durée : 5 heures
L'usage de tout ouvrage de référence, de tout dictionnaire et de tout matériel électronique (y compris la calculatrice) est rigoureusement interdit.
Il appartient au candidat de vérifier qu'il a reçu un sujet complet et correspondant à l'épreuve à laquelle il se présente.
Si vous repérez ce qui vous semble être une erreur d'énoncé, vous devez le signaler très lisiblement sur votre copie, en proposer la correction et poursuivre l'épreuve en conséquence. De même, si cela vous conduit à formuler une ou plusieurs hypothèses, vous devez la (ou les) mentionner explicitement.
NB : Conformément au principe d'anonymat, votre copie ne doit comporter aucun signe distinctif, tel que nom, signature, origine, etc. Si le travail qui vous est demandé consiste notamment en la rédaction d'un projet ou d'une note, vous devrez impérativement vous abstenir de la signer ou de l'identifier.
Le fait de rendre une copie blanche est éliminatoire.
INFORMATION AUX CANDIDATS
Vous trouverez ci-après les codes nécessaires vous permettant de compléter les rubriques figurant en en-tête de votre copie. Ces codes doivent être reportés sur chacune des copies que vous remettrez.
CAPES EXTERNE
SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE
-Concours externe du CAPES de l'enseignement public :
Concours LIBIE
Section/option 1/6/O/OF
Epreuve Matière 1/011 4/0/6/1
-Concours externe du CAFEP/CAPES de l'enseignement privé :
Concours Section/option Epreuve Matière L|B/F
1
/
0/0
F
\begin{tabular}{l}
1
\hline
\end{tabular}\begin{tabular}{l}
0/1
\hline
\end{tabular}\begin{tabular}{l}
4/0/6
\hline
\end{tabular}
Le sujet est constitué de deux parties autour d'un thème commun.
Dans la première partie, le candidat répondra aux questions posées dans l'ordre du sujet en reprenant la numérotation des questions. La deuxième partie est un exercice de synthèse intégrant l'exploitation de documents.
L'évaluation de la copie prendra en compte la clarté, la rigueur et la concision des propos. Une attention particulière sera apportée à l'illustration et à l'argumentation.
L'expression du génome nucléaire eucaryote
Ce sujet contient une page de questions, huit documents et un document-réponse à rendre obligatoirement avec la copie.
Partie 1
Les mécanismes de l'expression génétique chez les Eucaryotes
Durée indicative : 2 heures
1- Construisez un tableau permettant de comparer la structure moléculaire des molécules d'ADN et d'ARN.
2- La synthèse d'un ARN est réalisée par transcription d'un fragment d'ADN. Présentez le rôle biologique d'un promoteur dans ce processus de transcription, puis représentez l'étape d'élongation sous la forme d'un schéma en pleine page.
3- Réalisez un schéma d'interprétation de l'électronographie du document 1. Expliquez en quoi le processus mis en évidence dans ce document peut être qualifié d'amplification.
4- Le document 2 présente le code génétique et le document 3 présente quelques mutations et leurs conséquences :
4.1- Définissez le code génétique et présentez ses propriétés en les illustrant à l'aide du document 2.
4.2- En vous appuyant sur le document 3, exposez une conséquence fonctionnelle des propriétés du code génétique.
5- Présentez les acteurs et les mécanismes moléculaires de la traduction de l'information portée par un ARN messager.
Votre réponse prendra la forme d'un texte de 30 lignes au maximum, sans introduction ni conclusion.
6- Complétez le document réponse afin de permettre au lecteur de suivre l'ensemble des étapes de l'expression d'un ADN de séquence imposée. Déterminez la séquence des différents produits obtenus successivement.
Complétez les cases concernant l'étape 1 et ajoutez autant d'étapes que vous estimerez nécessaire, éventuellement sur une ou des pages supplémentaires.
Le document est à rendre avec votre copie.
Partie 2
Le contrôle de l'expression du génome nucléaire eucaryote
Durée indicative : 3 heures
Montrez la diversité des mécanismes de contrôle de l'expression du génome eucaryote et leur importance fonctionnelle de l'échelle cellulaire à l'échelle de l'organisme.
Vous utiliserez vos connaissances ainsi que les informations tirées de l'analyse des documents 4 à 8.
Cette partie est un exercice de synthèse : votre réponse s'appuiera sur un développement structuré, argumenté, comprenant texte et graphismes. II est attendu une introduction, un plan apparent (une attention particulière sera portée à la formulation des titres) et une conclusion.
Les informations extraites des documents sont à intégrer dans votre démarche, en mentionnant les numéros des documents au moment opportun.
Document 1 : Électronographie d'un ADN nucléaire au cours de la transcription
d'après Miller O et Beatty B, Science 164 (3882), 955-957, 1969.
L'ADN est extrait dans un tampon non dénaturant, étalé délicatement, et ombré avec des sels métalliques. On a choisi un ADN issu du nucléole du noyau.
1μ m
Document 2 : Le code génétique
2^e base
U
C
A
G
1^(ere) base
UUU
Phénylalanine (Phe, F)
UCU
Sérine (Ser, S)
UAU
Tyrosine (Tyr, Y)
UGU
Cystéine (Cys, C)
U
U
UUC
UCC
UAC
UGC
C
UUA
Leucine (Leu, L)
UCA
UAA
STOP
UGA
STOP
A
UUG
UCG
UAG
STOP
UGG
Tryptophane
G
C
CUU
CCU
Proline (Pro, P)
CAU
Histidine (His, H)
CGU
Arginine (Arg, R)
U
CUC
CCC
CAC
CGC
C
CUA
CCA
CAA
Glutamine (GIn, Q)
CGA
A
CUG
CCG
CAG
CGG
G
A
AUU
Isoleucine (IIe, I)
ACU
Thréonine (Thr, T)
AAU
Asparagine (Asn, N)
AGU
Sérine (Ser, S)
U
AUC
AAC
AGC
C
AUA
ACA
AAA
Lysine (Lys, K)
AGA
Arginine
A
AUG
Méthionine
ACG
AAG
AGG
G
G
GUU
Valine (Val, V)
GCU
Alanine (Ala, A)
GAU
Aspartate (Asp, D)
GGU
Glycine (Gly, G)
U
GUC
GAC
C
GUA
GCA
GAA
Glutamate (Glu, E)
GGA
A
GUG
GCG
GAG
GGG
G
Document 3 : Étude de mutations de la séquence du gène codant la chaîne bêta de l'hémoglobine humaine
d'après les séquences NM_000518.5, NM_000518.5:c.9T>C, NM_000518.5:c.20A>T, ClinVar HBB:c.118C>T
Le gène codant la chaîne bêta de l'hémoglobine a été séquencé en 1978. Plusieurs mutations ont ensuite été décrites ; la plupart de ces mutations sont associées à une maladie héréditaire, la bêta-thalassémie.
Le tableau ci-dessous donne un extrait de la séquence codante de ce gène, du codon n°1 au codon n°7 puis du codon n°38 au n°40, dans le sens 5' vers 3'. Pour la séquence sauvage, le tableau fournit aussi en rouge la séquence en acides aminés correspondante. Les différences entre les séquences apparaissent en vert.
Document 4 : La myogénine et les facteurs myogéniques lors de la différenciation des cellules musculaires de Mammifère
d'après Bablar B. et al. Developmental Biology 258, 307-318, 2003.
La myogénine est une protéine exprimée spécifiquement dans les cellules musculaires au début de leur différenciation : elle est utilisée dans cette étude comme un marqueur des lignées de cellules musculaires.
Document 4.A : Territoire d'expression de la myogénine
On utilise ici une lignée de souris génétiquement modifiées pour que le domaine d'expression de la myogénine puisse être coloré en bleu.
On observe des embryons de souris avec coloration bleue du domaine d'expression de la myogénine, au stade 11,5 jours.
-photo 1 (wild-type) : pas de modification génétique supplémentaire.
-photo 2 (Myf5 ^(− / −), MyoD ^(− / −)) : l'embryon ne possède aucune copie fonctionnelle des gènes codant les facteurs myogéniques.
Photographies de l'embryon au stade 11,5 jours
tête de flèche noire = arcs branchiaux flèche noire = bourgeon de membre flèche orange = myotomes (somites)
Document 4.B : Modèle moléculaire d'un facteur myogénique
Le facteur myogénique présenté adopte une conformation quaternaire et est capable de se fixer sur l'ADN au niveau d'une séquence particulière dite « élément de réponse » ; on trouve notamment un élément de réponse en amont du gène codant la myogénine.
Document 5 : Expression différentielle du gène codant la calcitonine et spécialisation des cellules
Le gène codant la calcitonine est un gène morcelé comportant six exons (notés de 1 à 6). Ce gène est exprimé dans deux types cellulaires seulement chez un mammifère adulte :
-les cellules de la parathyroïde produisent à partir de ce gène l'hormone calcitonine ;
-certains neurones produisent à partir de ce gène le neuromédiateur CGRP.
Dans ces deux types cellulaires on observe que les ARN messagers fonctionnels obtenus à partir de ce gène diffèrent par leur extrémité 3'.
Document 6 : La protéine HIF1 et la réponse adaptative à l'hypoxie chez un Mammifère
d'après Tojo et al. Mol. Cell. Biol. 35 (15) 2658-2672, 2015 ; Semenza G et al. PNAS 88 5680-5684, 1991 ; Peyssonnaux C. Médecine Sciences 2 (24) 2008.
Le gène EPO code l'érythropoiétine, une hormone polypeptidique agissant sur les cellules de la moelle osseuse et stimulant la production de globules rouges. Le gène EPO s'exprime dans plusieurs organes, dont le foie, lors de situations d'hypoxie; l'hypoxie désigne une situation où le dioxygène est en quantité trop faible par rapport aux besoins cellulaires.
Par ailleurs, en situation d'hypoxie, la concentration en protéines HIF (Hypoxia Inductible Factor) augmente dans de nombreux types cellulaires dont les cellules hépatiques.
Document 6.A : Mise en évidence d'un effet de l'hypoxie sur le gène EPO
Des cellules hépatiques sont cultivées en normoxie (21 % O_2 ) ou hypoxie (5 % O_2 ) pendant 24 heures. Les ARN sont extraits et traités par RT-PCR, de façon à quantifier l'ARNm EPO.
Quantité d'ARNm EPO normalisée par rapport à la quantité en normoxie
En normoxie
100 %
En hypoxie
500 %
Document 6.B : Mise en évidence d'une fixation de HIF en amont du gène EPO en situation d'hypoxie, par la technique du gel retard
Une séquence de 30 paires de bases (pb) située en amont du gène EPO semble contenir un enhancer du gène, d'après des données expérimentales non montrées ici.
Cette séquence d'ADN est marquée au phosphore 32(^(32)P) et est mise à migrer dans un gel d'électrophorèse en condition non dénaturante, éventuellement après incubation avec un extrait de cellules hépatiques ou avec la protéine HIF. Le gel est révélé par autoradiographie.
Présence de l'ADN de 30 pb
-
+
+
+
+
bandes révélées par autoradiographie
Extrait d'hépatocytes en normoxie
-
-
+
-
-
Extrait d'hépatocytes en hypoxie
-
-
-
+
-
Ajout de HIF purifié
-
-
-
-
+
Document 6.C : De multiples cibles pour la protéine HIF dans les hépatocytes
Document 7 : Rôle de l'ARN non codant asDOG dans la régulation de la germination chez Arabidopsis thaliana
d'après Yatusevich R. et al. EMBO Reports 18(12) 2186-2196, 2017 ; Fedak H. et al. PNAS, E7846-E7855, 2016.
Le gène DOG1 code une protéine impliquée dans le maintien de la dormance des graines chez Arabidopsis thaliana : cette protéine bloque la germination.
Document 7.A : Structure du gène DOG1
Le gène DOG1 est composée de trois parties codantes espacées ; il inclut le gène asDOG qui ne code pas de protéine mais fournit un court ARN non codant. Les transcriptions des gènes DOG1 et asDOG sont indépendantes, démarrent en des promoteurs différents et se font sur les brins opposés de l'ADN. La transcription du gène DOG se fait toujours avec la même efficacité ; la transcription de asDOG dépend des conditions du milieu.
-en noir, les parties codantes du gènes DOG1
-en gris les promoteurs de DOG1 et de asDOG
-flèche fine bleue : point de démarrage et sens de la transcription
-double flèche bleue : gène DOG1
-double flèche verte : gène asDOG inclus dans le gène DOG1
Document 7.B : Contrôle de l'expression du gène DOG1 selon les conditions hydriques
(1) quand la graine est hydratée : les gènes DOG1 et asDOG sont transcrits.
(2) en situation de stress hydrique
En cas de stress hydrique la graine produit de l'acide abscissique ou ABA, une phytohormone. L'ABA inhibe l'expression du gène asDOG :
Document 8 : Effet des principales modifications de la queue de l'histone H3
Document 8.A : Modèle moléculaire simplifié de l'histone H3
Légende :
-N = extrémité N-terminale de l'histone H3
-C = extrémité C-terminale de l'histone H3
-K = résidu lysine
-S = résidu sérine
-Me = groupement méthyle
-Ac = groupement acétyle
-P = groupement phosphate
Document 8.B : Conséquence des modifications de la queue de l'histone H3 sur l'expression du gène dont la séquence est enroulée autour de l'histone considérée
Modification
Conséquence
Aucune modification
Gène silencieux
Acétylation de l'acide aminé 14
Gène exprimé
Acétylation de l'acide aminé 9
Gène exprimé
Méthylation de l'acide aminé 9
Gène silencieux
Phosphorylation des acides aminés 10 et 28
Gène silencieux
Phosphorylation de l'acide aminé 10 et acétylation de l'acide aminé 14
Gène exprimé
NE RIEN ECRIRE DANS CE CADRE
Document réponse - Question 6 A rendre obligatoirement avec la copie
Voici un extrait de molécule d'ADN : la séquence est fournie à partir de la première base transcrite ; les nucléotides des exons sont en majuscule tandis que les nucléotides des introns sont en minuscule.
Sur quels chapitres porte l'épreuve 1 du CAPES SVT externe 2026 ?
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Sur quels chapitres porte l'épreuve 1 du CAPES SVT externe 2026 ?
+
Elle porte sur l'expression du génome nucléaire eucaryote : structure de l'ADN et de l'ARN, transcription, traduction, code génétique, épissage alternatif et mécanismes de régulation de l'expression des gènes.
Quelles parties du sujet sont indépendantes ?
+
Le sujet comporte deux parties autour d'un thème commun : une première partie de questions guidées et une deuxième partie qui est un exercice de synthèse s'appuyant sur des documents distincts.
Quels documents faut-il exploiter pour la partie de synthèse ?
+
La partie 2 s'appuie sur les documents 4 à 8, qui portent sur un facteur myogénique, l'épissage alternatif du gène de la calcitonine, la protéine HIF1, un ARN non codant chez Arabidopsis thaliana et les modifications de l'histone H3.
Quelle est la forme attendue pour l'exercice de synthèse ?
+
L'énoncé demande un développement structuré et argumenté, comprenant texte et graphismes, avec une introduction, un plan apparent et une conclusion, en mentionnant les numéros des documents utilisés.
Pas de description pour le moment
Commentaires• CAPES SVT externe 2026, épreuve 1
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