SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

- Série S -

Polynésie française - Juin 1998

Durée de lépreuve : 3 h 30

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



PARTIE I : (8 points)

Histoire et évolution de la Terre et des êtres vivants

L'environnement et ses modifications conditionnent l'évolution des êtres vivants.

A partir d'exemples précis, développés brièvement, exposez comment l'environnement constitue un moteur de l'évolution.

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Avant de commencer

Choisissez des exemples classiques permettant d'illustrer les notions de sélection naturelle, de spéciation, de radiation adaptative. Ne vous perdez pas dans les détails.


PARTIE II : (7 points)

Mécanismes de l'immunité

On cherche à comprendre comment le virus d'immunodéficience humaine (VIH) responsable du SIDA agit sur le système immunitaire du malade.
 

  • Mettez en relation les informations fournies par les documents pour décrire et expliquer l'évolution du système immunitaire après une infection par le VIH.
  • Proposez une explication au développement de maladies opportunistes chez les malades atteints du SIDA.
  • Document 1.
    Au cours de l'évolution de l'infection, on mesure chez des personnes infectées la quantité de VIH dans le sang et la concentration sanguine en lymphocytes T ainsi que l'efficacité du système immunitaire par la mesure de la concentration sanguine en anticorps anti-VIH. Les résultats sont indiqués ci-dessous.

    Document 2.
    Des lymphocytes T en culture sont exposés au virus du SIDA, puis la survie de ces cellules est mesurée au fil des jours suivant l'exposition. Les résultats sont indiqués ci-dessous.

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    Avant de commencer

    La réponse à la question 1 nécessite une analyse complète des documents et la recherche du déterminisme des phases de l'infection et de l'évolution du système immunitaire. La réponse à la question 2 implique une définition préalable du concept de maladie opportuniste.



    PARTIE III : Enseignement obligatoire (5 points)

    Aspects du fonctionnement des centres nerveux

    La myasthénie est une maladie neuromusculaire caractérisée par une faiblesse des muscles squelettiques. Les patients ont des difficultés par exemple à garder leurs paupières levées. L'impossibilité de mettre en évidence chez les malades des anomalies de structure de l'innervation du muscle a conduit les médecins à émettre l'hypothèse d'un mauvais fonctionnement de la jonction neuromusculaire.

    A l'aide des documents ci-dessous, éprouvez l'hypothèse émise et proposez un mécanisme expliquant la myasthénie.

    Document 1.
    Organisation de la jonction neuromusculaire ou plaque motrice.

    Document 2.
    Un nerf moteur est stimulé électriquement. Des électrodes posées sur la peau, au niveau d'un muscle commandé par ce nerf, permettent d'enregistrer les phénomènes électriques globaux de ce muscle (électromyogramme) lors de la stimulation du nerf.
    On enregistre ces phénomènes électriques sur deux sujets, l'un normal, l'autre atteint de myasthénie.

    Document 3.
    L'alpha-bungarotoxine, molécule toxique extraite du venin de serpent, possède la propriété de se fixer sur les récepteurs à acétylcholine. Son injection à une souris saine entraîne des symptômes analogues à ceux de la myasthénie. Par autoradiographie, on peut localiser l'alpha-bungarotoxine radioactive sur la membrane d'une cellule musculaire. La figure donne le résultat de cette localisation chez un individu sain et chez un individu myasthénique.

    Document 4.
    A l'aide des électrodes réceptrices 1 et 2, on mesure les potentiels dans la zone postsynaptique de la jonction neuromusculaire. On mesure ainsi le potentiel postsynaptique au niveau de la plaque motrice (électrode 1) et le potentiel d'action du muscle responsable de la contraction (électrode 2).

    On réalise cette manipulation sur deux jonctions neuromusculaires, d'un individu sain et d'un individu myasthénique.

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    Avant de commencer

    Distinguez les informations permettant de valider l'hypothèse générale de départ (anomalie fonctionnelle de la synapse) de celles permettant de proposer une explication.


    PARTIE III : Enseignement de spécialité (5 points)

    Aspects du fonctionnement des centres nerveux

    La rétine (couche sensorielle de l'il) possède des cellules spécialisées dans la perception de la lumière, les bâtonnets. Exposés à la lumière, les bâtonnets génèrent un potentiel de récepteur à l'origine de potentiels d'action.

    En mettant en relation les informations fournies, expliquez comment des échanges ioniques au niveau des bâtonnets sont à l'origine d'un potentiel de récepteur.

    SCHEMA DU MONTAGE EXPERIMENTAL
    Deux méthodes d'exploration électrophysiologique permettent d'étudier le fonctionnement d'un bâtonnet isolé.

    Méthode 1 : Mesure du potentiel transmembranaire.
    A l'aide d'une électrode transmembranaire on mesure le potentiel de membrane du bâtonnet.

    Méthode 2  : Mesure du courant transmembranaire.
    On aspire une partie du bâtonnet dans une micropipette. Cette micropipette est utilisée pour mesurer directement le courant ionique traversant la membrane de la partie aspirée.

    Document 1.
    Le bâtonnet comporte deux segments sur lesquels on a pu identifier des canaux ioniques spécifiques au K+, localisés uniquement au niveau du segment interne de cette cellule et des canaux ioniques spécifiques au Na+ localisés au niveau du segment externe de cette cellule. Les méthodes 1 et 2 citées dans le montage expérimental ont permis d'établir les phénomènes ayant lieu à l'obscurité.

    Document 2.
    On applique à un bâtonnet deux stimulations lumineuses d'intensité croissante (I1 et I2). On enregistre son potentiel de membrane (A) et les courants transmembranaires (B) à l'aide des méthodes 1 et 2.

    Document 3.
    On étudie l'effet de la concentration externe en Na+, notée [Na+]e, sur le fonctionnement de la cellule. La concentration externe en Na+est de 115 mM, alors que la concentration interne est de 30 mM. La méthode 2 permet de modifier la solution en contact avec la cellule. On diminue ainsi la concentration externe en Na+et on stimule le bâtonnet par la lumière d'intensité I3.

    Document 4.
    Un bâtonnet est stimulé par une lumière d'intensité constante. On introduit une portion  de plus en plus longue du bâtonnet dans la micropipette, comme le montre la figure ci-dessous. On mesure les variations des courants ioniques entrant et sortant en fonction de la longueur de membrane (d) introduite dans la micropipette.

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    Avant de commencer

    Attention aux idées reçues ! Ici, le potentiel de récepteur n'est 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 pas nécessairement étudié en classe.