Corrigés
Sujet
Mécanismes de l'immunité
Montrez comment la phagocytose intervient dans la réponse immunitaire.
L'exposé sera structuré et illustré.
Introduction
La phagocytose est un mécanisme cellulaire par lequel certaines
cellules, les phagocytes, ingèrent puis dégradent par digestion
intracellulaire des éléments solides capturés dans
le milieu extracellulaire comme des bactéries ou d'autres cellules.
Elle constitue une ligne de défense non spécifique qui se
déroule en n'importe quel endroit de l'organisme, mais elle est
également impliquée dans les réponses spécifiques
lorsqu'elle est réalisée par certains phagocytes situés
dans les organes lymphoïdes périphériques. Dans ce dernier
cas, la phagocytose réalisée par des cellules spécialisées,
les macrophages, est impliquée d'abord dans la phase d'induction
puis dans la phase effectrice. Après une présentation des
macrophages et de la phagocytose, nous examinerons successivement l'intervention
de la phagocytose dans ces deux phases.
Les macrophages et la phagocytose
Les macrophages sont des phagocytes. Ils ont pour origine des monocytes
sanguins nés dans la moelle osseuse qui gagnent les tissus lymphoïdes
périphériques où se déroulent les réponses
immunitaires spécifiques. Lors de la phagocytose, les macrophages
accolent leur membrane aux particules étrangères puis les
font pénétrer dans leur cytoplasme à l'intérieur
de vésicules membranaires (endocytose) où elles sont dégradées
par digestion intracellulaire. Les déchets solides sont ensuite
éliminés par exocytose. La figure ci-dessous présente
de façon générale le mécanisme de la phagocytose.
La phagocytose
Présentation de l'antigène
Des mécanismes similaires interviennent pour sélectionner, le cas échéant, un clone de LT8 à l'origine des cellules tueuses nécessaires à la destruction des cibles comportant du soi modifié.
Phase effectrice
La phagocytose intervient également à la suite de la
phase effectrice. Lorsqu'il s'agit d'une réponse à médiation
humorale, elle aboutit à la production d'anticorps circulants par
les plasmocytes. Ces molécules se fixent aux antigènes par
leur double site de reconnaissance et constituent ainsi des complexes immuns
qui peuvent être détruits par phagocytose. En outre, la phagocytose
permet également l'élimination des débris cellulaires
résultant soit de l'action du complément sur les cibles ayant
fixé des anticorps (réponse à médiation humorale)
soit de l'action des LT cytotoxiques sur les cellules cibles (réponse
à médiation cellulaire).
Conclusion
La phagocytose par les macrophages d'éléments portant
des antigènes est à l'origine du déclenchement des
réponses immunitaires spécifiques en assurant la fonction
de cellule présentatrice d'antigène qui permet notamment
de sélectionner les LT4 et les LT8 correspondant à un antigène
donné. Elle intervient également à l'issue des réponses
immunitaires spécifiques en réalisant l'élimination
des débris résultant de la destruction des cibles par les
réponses humorales et cellulaires. Ainsi, un mécanisme non
spécifique, qui est répandu chez de nombreuses cellules,
est utilisé dans les organes lymphoïdes secondaires au cours
des réactions immunitaires spécifiques.
Sujet
Histoire et évolution de la Terre et des êtres vivants
À partir des renseignements tirés de l'analyse des documents 1 et 2, précisez ce qu'est une crise biologique, puis à l'aide de vos connaissances, donnez les caractéristiques de la crise Crétacé - Paléocène.
Introduction
On appelle crise biologique, une période courte à l'échelle
géologique au cours de laquelle un grand nombre d’espèces
s’éteignent simultanément dans divers milieux. L'analyse
des documents va nous permettre d'en préciser les caractéristiques
générales avant d'examiner plus particulièrement celles
de la crise Crétacé - Paléocène (crise KT).
Document 1
Le document 1, qui montre l'évolution du nombre de familles
d'animaux marins au cours des temps géologiques, met en évidence
une tendance générale à l'accroissement entrecoupée
de périodes de chute brusque de leur nombre, suivies d'une augmentation
rapide. Ainsi, à partir d'une cinquantaine de millions de représentants
au pré-Cambrien il y a 600 millions d'années (Ma), on arrive
aujourd'hui à près de 900 millions de familles. Chaque famille
comportant de multiples genres et espèces, la tendance générale
est une augmentation continue et correspond donc à une diversification
des espèces. Celle-ci s'accélère à la suite
des épisodes du Dévonien (- 360 Ma), du Permien (- 270 Ma)
et du Crétacé (- 65 Ma) où le nombre de familles a
considérablement chuté dans le milieu marin traduisant une
extinction massive des espèces marines.
Document 2
Le document 2 montre l'évolution du taux d'extinction des animaux
marins du Permien à l'actuel. On constate que le taux d'extinction
présente une sorte de "bruit de fond" entre 0 et 4 % entrecoupé
de périodes où il atteint des pics durant une dizaine à
quelque 25 Ma. Si deux de ces pics correspondent à deux périodes
d'extinction massive identifiées dans le document 1, celle du Permien
et celle du Crétacé, le pic à 10 % à la fin
du Trias a eu moins de conséquences sur le nombre de familles que
le pic du Crétacé qui atteint pourtant seulement 7 %. On
en déduit que les périodes d'extinction massive identifiées
dans le document 1 résultent de la conjonction d'un taux d'extinction
élevé avec des causes extérieures vraisemblablement
liées à l'environnement. Le milieu marin présentant
des conditions relativement stables, la disparition de familles entières
d'animaux révèle des changements majeurs et dramatiques de
l'environnement.
Conclusion
On appelle "crise biologique" des épisodes de l'histoire de
la vie au cours desquels des changements écologiques majeurs touchant
les milieux les plus divers et ce à l'échelle mondiale, ont
conduit à la disparition d'un grand nombre d'espèces. À
la suite de ces crises, on constate une diversification rapide des espèces
attribuée à la colonisation des niches écologiques
libérées.
La crise KT
À la fin du Crétacé il y a 65 millions d'années,
des groupes entiers comportant un grand nombre d’espèces ont disparu
tant en milieu continental (Dinosaures) qu'en milieu marin (Ammonites)
où les microorganismes ont également été atteints
(Foraminifères, Coccolithophoridés) même si certaines
espèces ont survécu, notamment des Foraminifères benthiques.
La productivité biologique a considérablement chuté
à cette période marquée également par d'importantes
variations du niveau de la mer et par l'existence d'une couche géologique
riche en iridium dans certaines régions. Au Paléocène,
comme après les autres crises identifiées, on a constaté
une diversification avec notamment l'explosion mammalienne et celle des
plantes à fleurs. Ces événements vérifient
les critères d'une crise exposés dans la première
partie.
Conclusion
Ainsi, la crise de la fin du Crétacé est représentative
des crises biologiques comme celles du Dévonien et du Permien mais
ces crises n'ont pas entravé la tendance à l'expansion et
à la diversification du vivant qui reprend après une crise.
Cependant, le problème de leurs causes reste en discussion parmi
les chercheurs.
Sujet
Unicité génétique des individus et polymorphisme des espèces
Durant le cycle de développement d'un champignon basidiomycète, se pose le problème du maintien du nombre de chromosomes.
Après avoir dégagé les informations des trois documents, construisez le cycle de développement du champignon et montrez que ce cycle apporte la solution au problème posé.
Introduction
Tous les organismes vivants possèdent un nombre de chromosomes
déterminé et caractéristique de l'espèce. Les
organismes à reproduction sexuée présentent un cycle
de développement où alternent une phase haploïde (celle
des cellules à n chromosomes issues de la méiose) avec une
phase diploïde (celle des cellules à 2n chromosomes issues
du zygote résultant de la fécondation). En dehors de la méiose
et de la fécondation, les cellules se multiplient par mitose, mécanisme
de reproduction conforme qui répartit également entre les
cellules filles les chromatides issues de la réplication de l'ADN.
Le document 1 montre que le champignon possède deux types de mycéliums : un mycélium haploïde ayant pour origine la germination d'une spore haploïde et un mycélium dicaryotique résultant de la fusion de deux mycéliums haploïdes de type sexuel opposé.
Le document 3 nous informe que les mycéliums dicaryotiques peuvent former des fructifications, les basidiocarpes, correspondant aux champignons alimentaires, portant des lamelles où se produit la caryogamie, fusion de deux noyaux haploïdes aboutissant à une cellule diploïde. C'est la phase finale de la fécondation. Chaque baside est donc une cellule diploïde.
Le document 2 indique que chaque baside donne quatre basidiospores. Étant donné que les basidiospores sont haploïdes, cela montre qu'elles sont formées à la suite de la méiose bouclant ainsi un cycle de développement alternant phase haploïde (basidiospores et mycélium haploïde) et phase diploïde (mycélium diploïde et basidiocarpe).
Le schéma ci-dessous résume ces informations.
Cycle de développement d'un champignon basidiomycète
On constate que dans ce cycle, la phase diploïde est réduite aux basides mais qu'il existe une phase dicaryotique constituée d'un mycélium dont les cellules comportent deux noyaux haploïdes. La méiose suit immédiatement la caryogamie, rétablissant dans les basidiospores l'état haploïde. Ainsi, tous les noyaux du champignon contiennent n chromosomes à l'exception du noyau de la baside résultant de la caryogamie.
Conclusion
Les champignons basidiomycètes présentent un cycle de
développement à phase haploïde prédominante où
la phase diploïde se réduit au zygote.
Sujet
Applications et implications des connaissances modernes en génétique humaine
À partir de l'étude de l'arbre généalogique, justifiez le génotype ou les génotypes possibles de l'individu 11, puis montrez, en utilisant les résultats du test de Southern, que l'on peut prédire le génotype et le phénotype de l'enfant à naître portant le numéro 16.
Introduction
Les informations apportées par l'analyse d'un arbre généalogique
peuvent être utilement précisées par une analyse de
l'ADN.
Document 1
Parmi les parents du garçon 11, on connaît le génotype
du père 12, b/c (deux allèles codominants b et c du gène
S qui s'expriment simultanément) correspondant au phénotype
bc noté en gris. La mère, 3, de phénotype b peut être
de génotype b/b ou b/a puisque b est dominant sur a et s'exprime
seul dans ce cas donnant le phénotype noté en noir. Il en
est de même de ses parents 1 et 2. En conséquence, le fils
11 de phénotype b peut être homozygote b/b ou hétérozygote
b/a sans que l'on puisse trancher par l'examen de l'arbre généalogique.
La technique de Southern permet d'assigner précisément leur
génotype aux différents membres de la famille à l'exception
de la mère 15 qui est de phénotype a et donc de génotype
homozygote a/a puisque a est récessif.
Document 2
Le test de Southern permet d'identifier des fragments d'ADN correspondant
aux trois allèles a, b et c et donc de préciser le génotype
des parents. Le profil de restriction de l'ADN du père 11 présente
une seule bande correspondant à l'allèle b. L'étude
de l'arbre généalogique avait montré que le père
était soit de génotype b/a soit de génotype b/b. La
présence d'un seul allèle b indique que le père 11
est homozygote b/b. Comme la mère 15 est homozygote a/a, l'enfant
à naître 16 est nécessairement hétérozygote
b/a et donc de phénotype b noté en noir puisque b est dominant
sur a.
Conclusion
L'analyse de l'ADN permet d'établir directement les génotypes,
sans ambiguïté. Elle confirme et complète les génotypes
tirés de l'analyse de l'arbre généalogique.