Amérique du Nord, Série S - Juin 1996

Durée de l’épreuve : 3 h 30

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



CORRIGES

PARTIE I : (8 points)

Unicité génétique des individus et polymorphisme des espèces

Origine de la diversité des gamètes chez les organismes diploïdes

Au cours de la formation des gamètes, différents mécanismes interviennent assurant un brassage des gènes.

Un texte organisé, quelques schémas clairs et annotés, judicieusement choisis, permettront d’expliquer ce brassage.

Vous vous limiterez à 3 gènes, sous 2 formes alléliques différentes (Aa, Bb, Cc), portés par deux paires d’autosomes (2n = 6).



Avant de commencer
Faites d’abord au brouillon le schéma de la méiose avec 2 paires de chromosomes en considérant les différentes possibilités de répartition des 3 couples d’allèles dans les gamètes (avec et sans crossing-over). N’oubliez-pas qu’il existe environ 100 000 gènes dans l’espèce humaine et que le choix de 3 couples d’allèles est destiné à simplifier la démonstration.
Dans votre texte, distinguez brassage inter et intrachromosomique.

CORRIGE

Voir corrigé Hong-Kong - Singapour, 1996, partie I

NB Bien que les mécanismes à exposer soient les mêmes que ceux demandés dans le sujet " Hong-Kong - Singapour ", la question n’est pas posée exactement sous la même forme.

Il faut en tenir compte dans la rédaction de l’introduction et de la conclusion : profitez-en pour vous entraîner à la rédaction d’une introduction et d’une conclusion différente lorsque vous aurez déjà fait l’un des deux sujets.


PARTIE II : (7 points)

Mécanismes de l’immunité

Quelques aspects de la réponse immunitaire

On cherche à savoir comment un organisme réagit à l’introduction de cellules étrangères.

Chez une souris ayant reçu des globules rouges de mouton (GRM), on observe une hypertrophie de la rate liée à l’augmentation du nombre de lymphocytes dans cet organe. Ces lymphocytes sont mis en culture avec des GRM et du sérum d’une autre souris contenant encore quelques globules rouges, cette dernière n’ayant reçu aucune injection de GRM (document n°1 Figure A).

L’observation microscopique montre l’existence de zones où les globules rouges de mouron sont détruits : les plages d’hémolyse (document n°1 Figure B).

Dans une deuxième série d’expériences, on injecte des GRM à un lot de souris. Par la technique des plages d’hémolyse, on dénombre chez ces souris, tous les 2 jours, les plasmocytes anti GRM. Une partie des souris de ce lot reçoit, le 30ème jour, une seconde injection de GRM. On dénombre alors chez ces souris, avec le même intervalle de temps, les plasmocytes anti GRM (document n°2).

QUESTIONS :

1°) Par l’exploitation du document n°1 et à l’aide de vos connaissances, vous montrerez que cette réaction de l’organisme correspond à une réponse immunitaire spécifique. Le mécanisme de la phase effectrice n’est pas demandé.

2°) Exploitez les résultats présentés dans le document n°2 pour mettre en évidence un autre aspect de la réponse immunitaire.

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Avant de commencer
Il s’agit d’utiliser les informations tirées des documents pour justifier l’explication d’un mécanisme supposé connu.
Il faut donc commencer par analyser les documents pour démontrer. Vos connaissances ne doivent servir qu’à étayer les déductions faites de l’analyse des documents.
N’essayez pas de retrouver tous les détails des réactions immunitaires.

CORRIGE
1°)
Introduction

Les réactions immunitaires permettent d ’éliminer les cellules étrangères qui pénètrent dans l’organisme. Il en existe deux grandes catégories : les réactions non spécifiques et les réactions spécifiques. Les secondes impliquent la reconnaissance spécifique d’un antigène par des cellules spécialisées capables de reconnaître uniquement cet antigène. Nous essayerons de démontrer que c’est bien le cas dans la première expérience présentée.

Les GRM, cellules étrangères à l’organisme de la souris constituent l’antigène. Après injection à une souris, on constate une hypertrophie de la rate, organe lymphoïde secondaire, due à une augmentation du nombre de lymphocytes.

Etant donné que les lymphocytes sont des cellules immunitaires participant uniquement à l’immunité spécifique, c’est une première indication.

Le document 1 confirme cette présomption :

Lorsque des lymphocytes de souris immunisée par une injection de GRM sont cultivés en présence de sérum de souris non immunisée, on observe des plages de lyse après une heure d’incubation. Ceci indique donc que les GRM ont été détruits autour des cellules présentes dans les plages de lyse. Ces cellules sont des plasmocytes, cellules sécrétrices d’anticorps, issues de lymphocytes B (LB). Les LB, comme les plasmocytes sont des cellules spécifiques d’un seul antigène. Si les GRM ont été détruits autour de plasmocytes, c’est une seconde indication de la spécificité de la réponse.

Enfin, la présence de globules rouges de souris dans une plage d’hémolyse confirme les deux indications précédentes : si la réponse n’était pas spécifique, les globules rouges de la souris qui a fourni le sérum seraient détruits comme les GRM. Comme ce n’est pas le cas, cela confirme le caractère spécifique de la réponse.

2°)
Le document 2 présente un autre aspect de la réponse immunitaire. Il illustre la notion de mémoire immunitaire.

Lors de la première injection de GRM, on observe que le nombre de plasmocytes anti GRM dans la rate passe de 0 à 100 000 cinq jours après l’injection de GRM. Après cette date, le nombre de plasmocytes spécifiques diminue.

Si, 30 jours après la première injection, l’on procède à une deuxième injection, on observe également une augmentation du nombre de plasmocytes anti GRM au cours des jours suivants mais la réponse obtenue présente des caractéristiques différentes par rapport à la précédente :

Le taux de 100 000 plasmocytes anti GRM est atteint après seulement une journée, et, au bout de 4 jours seulement, on compte près d’un million de plasmocytes anti GRM. La réponse observée est donc beaucoup plus rapide et considérablement plus importante après une deuxième injection du même antigène. On parle de réponse primaire, à la suite d’un premier contact avec l’antigène, et de réponse secondaire, à la suite d’un second contact. Ceci suppose que le système immunitaire entretient une " mémoire " capable de reconnaître rapidement un antigène déjà répertorié et apte à déclencher une réponse rapide et intense lors d’un deuxième contact. C’est le principe mis en oeuvre dans les vaccinations.


PARTIE III : Enseignement obligatoire (5 points)

Histoire et évolution de la Terre et des êtres vivants

Etablissement de phylogénies

On cherche à établir des relations de parenté entre 3 vertébrés actuels : Carpe, Homme, Cheval, et à situer dans le temps la période de séparation des lignées.

Question :

En utilisant les documents 3, 4 et 5, expliquer pourquoi on peut proposer l’arbre phylogénétique suivant pour exprimer ces relations et y situer l’âge limite supérieur de la séparation des lignées (noeuds) quand cela est possible.

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Avant de commencer
Il faut justifier l’arbre proposé établissant les parentés à partir d’arguments tirés de l’anatomie comparée, de la comparaison des molécules et de la paléontologie.
Il ne s’agit pas ici de démontrer, la quantité d’informations étant trop limitée, mais de montrer que les données sont compatibles avec l’arbre proposé.

CORRIGE
Introduction

Examinons les données proposées afin d’y déceler des indices de parenté.

La carpe, l’homme et le cheval sont tout trois des vertébrés. Toutefois, les deux derniers possèdent des membres dont le squelette est formé d’os homologues (humerus, radius, cubitus...) ce qui n’est pas le cas de la carpe (rayons, pièces basales). On qualifie cheval et homme de vertébrés tétrapodes. Ayant un même plan d’organisation, cheval et homme ont plus de parenté entre eux qu’avec la carpe.

La comparaison des fragments d’hémoglobine confirme ce point de vue : alors qu’il n’y y a qu’un seul acide aminé de différence entre hémoglobine de l’homme et du cheval, l’hémoglobine de carpe présente sept différences avec chacune des deux autres. De plus, six de ces différences concernent des acides aminés identiques chez l’homme et le cheval. La séparation des lignées tétrapodes et poissons a donc eu lieu bien avant la séparation équidés-primates. Au cours de ces millions d’années, le fragment de gène considéré des poissons, d’une part, et le gène homologue chez les ancêtres communs des équidés et des primates, d’autre part, ont évolué indépendamment.. Comme les premiers équidés datent du Paléocène et les premiers primates de la fin du Crétacé, la divergence de ces gènes entre eux ne peut être postérieure au Crétacé (noeud 4).

De même, la divergence entre le cheval et Hyracotherium ne peut être postérieure au Paléocène (noeud 6).

Quant au noeud 5, il ne peut être postérieur au noeud 4, mais antérieur à Purgatorius. On doit donc le dater de - 70 Ma au maximum.

Le noeud 3 marque la séparation entre la lignée des poissons à membre type tétrapode et celle des véritables tétrapodes. Eusthenopteron étant du Dévonien, le noeud 3 ne peut être postérieur au Dévonien (- 360 Ma - 400 Ma).

La séparation entre Placodermes et autres poissons n’a pu se réaliser avant le Silurien pour la même raison (noeud 1). Aussi, la séparation entre la carpe et les autres vertébrés doit se situer entre Silurien et Dévonien autour de - 400 Ma. C’est le noeud 2.

Enfin, le noeud 1 est forcément antérieur à cette date.


PARTIE III : Enseignement de spécialité (5 points)

Histoire et évolution de la Terre et des êtres vivants

Les roches produits et témoins du temps.

On cherche à retracer une partie de l’histoire géologique de la Terre à partir de la région de Condé sur Noireau dont la carte géologique vous est proposée en document n°3 - figure A.

QUESTION :

Exploitez les informations apportées par le document pour reconstituer, en la justifiant, la chronologie des événements géologiques (failles, plis et intrusions) qui se sont produits dans cette région du Bassin Parisien.

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Avant de commencer
Recherchez d’abord les couches sédimentaires et leur succession selon le principe de superposition.
Déterminez ensuite " qui recoupe quoi ? ".

CORRIGE
Introduction

Le schéma structural simplifié montre au Nord un ensemble de terrains sédimentaires en partie plissés et recoupés par des failles tandis qu’au Sud se trouve une intrusion de granodiorite entourée d’une auréole de métamorphisme.

La colonne stratigraphique indique que les plus anciens terrains sédimentaires appartiennent au Briovérien et les plus récents au Jurassique. C’est à travers les couches du Briovérien que s’est mise en place l’intrusion de granodiorite puisqu’elle les a métamorphisées à sa périphérie. De plus, l’absence de Cambrien métamorphisé à proximité de la granodiorite montre que l’intrusion s’est produite à la limite Briovérien - Cambrien.

Les séries cambriennes se sont déposées ensuite et ont été recouvertes par des dépôts ordovociens dont il ne reste qu’une trace au Nord. On peut supposer que l’érosion a fait disparaître la plus grande partie des dépôts ordoviciens.

La sédimentation jurassique, non plissée, a d’ailleurs eu lieu directement sur du Cambrien et du Briovérien ce qui le confirme.

On constate que l’ensemble des couches du Primaire a subi des contraintes :

- plissement d’axe sud-ouest - nord-est qui a affecté le Briovérien, mais à travers lequel s’est produite l’intrusion et qui lui est donc antérieur ;

- plissement d’axe Ouest - Est qui a affecté les terrains cambriens et ordoviciens au Nord et qui est donc postérieur à l’Ordovicien. C’est probablement à la suite de ce plissement que l’érosion a fait disparaître la plus grande partie de l’Ordovicien.

Enfin, des séries de failles recoupent l’ensemble des terrains à l’exception du jurassique et leur sont donc postérieures.