SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

- Série S -

Amérique du Nord - Juin 1998

Durée de l’épreuve : 3 h 30

Coefficient : 6 (enseignement obligatoire) ou 8 (enseignement de spécialité en SVT)



PARTIE I : (8 points)

Aspects de l'histoire et de l'évolution de la Terre et des êtres vivants

Expliquez comment les homologies observées à l'échelle des organismes et des molécules apportent des arguments en faveur de l'évolution des êtres vivants.

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Avant de commencer

Définissez ce que l'on entend par homologies et choisissez des exemples précis en nombre limité dans les deux domaines indiqués avant de généraliser.



PARTIE II : (7 points)

Unicité génétique des individus et polymorphisme des espèces

Neurospora est un champignon microscopique haploïde dont les principales étapes du cycle de développement sont présentées sur le document 1. On connaît chez ce champignon deux souches qui se distinguent par leur capacité à croître sur un milieu "minimum" sans méthionine (un acide aminé) :

  • la souche sauvage [M+] peut se développer en l'absence de méthionine,
  • la souche mutée [M-] a besoin de méthionine pour se développer.
  • On admet que ce phénotype est déterminé par l'expression d'un couple d'allèles notés M+ et M-.

    On croise une souche [M+] avec une souche [M-]. Les spores obtenues en place dans les asques sont cultivées sur milieu minimum sans méthionine. Le résultat, observable après quelques heures, est schématisé sur le document 2.

    Expliquez comment ce croisement permet d'obtenir les différents types d'asques observés.

    Document 1.
    Représentation simplifiée du cycle de développement de Neurospora.

    Document 2.
    Résultat de la culture de Neurospora sur milieu minimum (sans méthionine).


     
     
     

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    Avant de commencer

    Transposition à Neurospora d'un problème généralement résolu en classe à l'aide de Sordaria. Il s'agit ici d'un cas classique de monohybridisme chez un haploïde concernant une exigence nutritive et seules les spores possédant le phénotype [M+] germeront sur milieu minimum sans méthionine.



    PARTIE III : Enseignement obligatoire (5 points)

    Aspects du fonctionnement des centres nerveux

    Grâce à l'olfaction, un organisme est capable de détecter la présence de molécules odorantes dans l'air, d'en apprécier la concentration, et de faire la discrimination entre des odeurs différentes.

    Exploitez de manière rigoureuse les documents fournis pour proposer une explication du mode de codage du stimulus olfactif sur les plans quantitatif (intensité de l'odeur) et qualitatif (nature de l'odeur).

    SCHEMA FONCTIONNEL DE LA MUQUEUSE OLFACTIVE CHEZ L'HOMME
    Les molécules odorantes de l'air se dissolvent dans le mucus qui tapisse la cavité nasale, puis se lient à des récepteurs membranaires présents sur les cils des neurones olfactifs qui envoient un message nerveux.

    Document 1.
    Représentation graphique de la réponse d'un neurone olfactif soumis à des concentrations croissantes d'une molécule odorante.

    L'électrode réceptrice est placée sur l'axone du neurone.

    Document 2.
    Réponse d'un neurone olfactif à quatre odeurs différentes A, B, C et D.
    En l'absence de tout stimulus, les neurones olfactifs présentent une activité spontanée, correspondant à la valeur "100 UA" de la fréquence des potentiels d'action.

    Document 3.
    Portion de muqueuse olfactive comprenant 9 neurones (numérotés 1 à 9), et traduisant la réponse de chacun d'eux à quatre odeurs différentes (A, B, C et D).

    Le neurone faisant l'objet du document précédent est le n° 1.

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    Avant de commencer

    Le codage quantitatif peut être fait par une seule cellule alors que le codage qualitatif nécessite un groupe de cellules.


    PARTIE III : Enseignement de spécialité (5 points)

    Aspects du fonctionnement des centres nerveux

    Par une mise en relation des documents fournis, proposez un mécanisme ionique par lequel les cellules photoréceptrices de l'śil réalisent la transduction du stimulus lumineux en une activité nerveuse.

    Document 1.
    A : Schéma d'un bâtonnet, cellule photoréceptrice de la rétine de l'oeil des Vertébrés.
    B : Détail d'une portion de la membrane du segment externe.


    Document 2.
    Enregistrement de la réponse d'un bâtonnet à des éclairs lumineux d'intensité croissante (L1 < L2 < L3).

    L'électrode réceptrice est intracellulaire (voir document 1).

    Document 3.
    Composition ionique des milieux extracellulaire et intracellulaire (chiffres exprimés en mmol.L-1).
     
     
     

    Na+
    Milieu extracellulaire
    140
    Milieu intracellulaire
    14

    Document 4.
    Enregistrements réalisés avec la technique du patch-clamp

    A : Une microélectrode de verre, dont l'extrémité mesure 1 µm de diamètre, est appliquée sur la membrane du segment externe d'un bâtonnet. Le fragment qui adhère à la microélectrode est détaché en aspirant légèrement et en retirant rapidement la microélectrode. L'ensemble microélectrode-fragment de membrane est plongé dans une solution avec ou sans GMPc, à l'obscurité. On impose au potentiel de membrane une valeur constante.
    B : Enregistrement obtenu.

    A

    B

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    Avant de commencer

    Attention aux idées reçues ! Ici, la transduction ne produit pas une dépolarisation mais une hyperpolarisation et le stimulus ne provoque pas l'ouverture de canaux mais leur fermeture. Ceci souligne la nécessité dans ce type de question de se limiter à l'analyse et à l'interprétation des résultats expérimentaux sans essayer de "régurgiter" un modèle étudié en classe. L'analyse des documents ne doit pas ici suivre leur ordre de présentation.