Nouvelle Calédonie. Série S - Septembre 1996

Durée de l’épreuve : 3 h 30

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

CORRIGES


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PARTIE I : (8 points)

Mécanismes de l’immunité

Les lymphocytes B : origine et rôle dans la réponse immunitaire spécifique.

Vous ferez les schémas que vous jugerez nécessaires pour une bonne compréhension de votre devoir.



Avant de commencer

Après avoir expliqué comment se forment les lymphocytes B, examiner leurs fonctions et les structures qui les sous-tendent pour expliquer leur rôle au cours des réactions immunitaires. Soigner les schémas.



CORRIGE

Introduction

Les réactions immunitaires spécifiques mettent en jeu plusieurs catégories de cellules parmi lesquelles des lymphocytes. Parmi eux, les lymphocytes B interviennent lors des réactions immunitaires spécifiques à médiation humorale. Après avoir présenté l’origine de ces cellules immunitaires, nous examinerons comment elles remplissent leurs fonctions d’immunocompétence.

I- Origine des lymphocytes B

Comme tous les leucocytes (globules blancs), les lymphocytes B (LB) sont issus de cellules souches formées dans la moelle osseuse, organe lymphoïde primaire. Parmi les lymphocytes formés dans la moelle, certains commencent à acquérir leur immunocompétence sur place tandis que d’autres quittent la moelle pour gagner le thymus. Les lymphocytes restés dans la moelle expriment sur leur membrane plasmique des molécules d’anticorps appelées récepteurs B et on les qualifie de lymphocytes B (B pour bone marrow, moelle osseuse en Anglais).

Un récepteur B est une protéine fixée à la membrane plasmique et portant deux sites identiques capables de lier spécifiquement un déterminant antigénique. Ces sites sont formés par les régions dites variables de la molécule d’anticorps et il en existe une très grande diversité. Il existe ainsi une très grande diversité de lymphocytes B (estimée à 107 ), chaque clone de lymphocytes B n’étant capable de reconnaître qu’un seul déterminant antigénique. L’immense variété des sites de liaison des antigènes est due à des remaniements génétiques complexes qui se produisent dans les gènes codant les anticorps au cours de la formation des lymphocytes B. Le schéma 1 présente la structure de ce récepteur.

Schéma 1 : récepteur B

Une fois acquis leurs anticorps de surface et donc leur capacité à reconnaître un antigène, les lymphocytes B gagnent les organes lymphoïdes secondaires comme la rate ou les ganglions lymphatiques. Ils y entrent en jeu lorsqu’ils détectent un antigène.
 
 

II- Rôle des lymphocytes B

Les LB sont des cellules immunocompétentes impliquées dans les réactions à médiation humorale, c’est à dire les réactions dont les effecteurs sont des anticorps circulants.

Lorsqu’un LB rencontre un antigène dont la structure tridimensionnelle est complémentaire de celle de ses anticorps membranaires il s’établit une liaison entre antigène et anticorps membranaire. La liaison antigène-anticorps déclenche l’activation du LB et sa prolifération mais celles-ci nécessitent également la participation de lymphocytes T auxiliaires (lymphocytes T4 ou LT4). Ces LT4 ont été activés précédemment en détectant un antigène présenté par une cellule présentatrice d’antigène. Les LT4 sécrètent des interleukines qui provoquent la multiplication des lymphocytes B puis leur différenciation en plasmocytes. Le déclenchement de la réponse résulte donc d’une coopération cellulaire entre lymphocytes T4 et lymphocytes B. Le schéma 2 résume ces interactions.

Schéma 2 : coopération cellulaire

Les plasmocytes sont les cellules sécrétrices d’anticorps. Ils sécrètent des anticorps ayant le même site antigène que celui des anticorps de surface des lymphocytes B qui leur ont donné naissance : ceci explique la spécificité de la réponse anticorps. Les anticorps sont les effecteurs des réactions à médiation humorale. Les lymphocytes B sont donc à l’origine des réactions immunitaires à médiation humorale. On peut enfin noter que certains lymphocytes B participent vraisemblablement au phénomène de mémoire immunitaire. En cas de rappel vaccinal comme à l’occasion d’une deuxième exposition à une infection, la sécrétion d’anticorps est plus rapide et plus importante que lors de la première exposition.


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PARTIE II : (7 points)

Un des aspects de la régulation du fonctionnement ovarien






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Exploitez les documents 1 et 2 et, en vous appuyant sur vos connaissances, montrez comment l’hypophyse agit sur le fonctionnement de l’ovaire.



Avant de commencer

Exploitez au maximum les documents pour montrer que les gonadostimulines hypophysaires sont responsables des deux aspects du fonctionnement ovarien : production d’un gamète et production d’hormones. Mettez ces informations en relation avec vos connaissances quand il le faut pour compléter votre démonstration.


CORRIGE

Introduction

Les ovaires, gonades femelles, ont une double fonction : production des hormones sexuelles et gamétogenèse. C’est l’hypophyse qui contrôle l’ovaire par l’intermédiaire d’hormones appelées gonadostimulines.

Les deux glycoprotéines FSH et LH extraites de l’hypophyse sont les gonadostimulines hypophysaires (FSH : folliculostimuline, LH : hormone lutéinisante). Elles circulent dans le sang et atteignent l’ovaire, organe cible, sur lequel elles agissent.

Le document 2 montre que le niveau de sécrétion des hormones hypophysaires et ovariennes varie au cours d’un cycle.

Les hormones ovariennes

L’oestradiol présente un maximum de sécrétion vers le douzième jour du cycle et la progestérone entre le vingt et unième et le vingt quatrième jour.

Les gonadostimulines hypophysaires

Leur profil de sécrétion est marqué par une faible augmentation au début du cycle suivie d’un pic de sécrétion au treizième jour.

Quelles relations existent entre gonadostimulines et hormones ovariennes ?

L’oestradiol est une hormone sécrétée par les follicules ovariens tandis que la progestérone est sécrétée par le corps jaune issu de la transformation des restes du follicule mûr après l’ovulation. Aussi, leur profil de sécrétion traduit l’état de développement de ces structures. Or, le document 1 montre que la FSH stimule la folliculogenèse : c’est donc l’augmentation du taux de FSH qui est responsable de la croissance des follicules à l’origine de l’augmentation du taux d’oestradiol. De même, le document indique que pendant la phase lutéinique l’activité de l’hypophyse est nécessaire à la sécrétion de progestérone. C’est la LH qui stimule à ce moment le développement et l’activité du corps jaune et donc la sécrétion de progestérone. De plus, la chute de la sécrétion de LH conduit à la dégénérescence du corps jaune en fin de cycle, à la chute de la sécrétion de progestérone et à l’apparition des règles en raison de l’arrêt de la stimulation de l’utérus par la progestérone.

Le document 1 montre que l’ovulation ne survient expérimentalement qu’à la suite d’une injection de LH. Le pic de LH observé in vivo est donc responsable de l’ovulation. Chez la Lapine, c’est l’accouplement qui provoque ce pic, sans doute par l’intermédiaire du système nerveux central et d’une sécrétion accrue de gonadolibérine par l’hypothalamus.

Ainsi, FSH et LH contrôlent conjointement, à la fois la fonction endocrine de l’ovaire et donc le fonctionnement cyclique des cibles périphériques de l’appareil génital (utérus, voies génitales...) et la fonction centrale de production des gamètes et donc la fertilité. Il faut noter en outre que les hormones ovariennes contrôlent la sécrétion des hormones hypophysaires en exerçant une rétroaction sur l’axe hypothalamo-hypophysaire. Ces rétroactions tant négatives (oestradiol en début de cycle, progestérone en fin de cycle) que positives (oestradiol au moment de l’ovulation) participent à l’établissement du caractère cyclique du fonctionnement de l’appareil génital.


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PARTIE III : Enseignement obligatoire (5 points)

La lignée humaine




En reliant par un raisonnement logique les renseignements apportés par les documents 1 à 4, dites si les Australopithèques avaient acquis la bipédie.



Avant de commencer

Résumez d’abord de manière succincte chaque document puis reliez ces informations pour montrer qu’elles forment un ensemble logique et cohérent qui accrédite l’acquisition de la bipédie chez les Australopithèques. Il ne s’agit pas de paraphraser les textes des documents proposés mais de mener une démonstration s’appuyant sur les faits proposés.


CORRIGE

Introduction

La bipédie marque le squelette d’une façon caractéristique, reconnaissable sur les restes osseux des fossiles. On considère actuellement que les Australopithèques, primates ayant vécu de - 4 à - 2 millions d’années en Afrique, sont les plus anciens représentants de la lignée humaine car ils avaient acquis la bipédie. Nous essayerons de montrer que les informations apportées par les documents sont en accord avec ce point de vue.

La bipédie par les contraintes mécaniques particulières qu’elle exerce nécessite une organisation du squelette différente de celle correspondant au mode de déplacement habituel des singes (marche quadrupède et brachiation). Compte tenu de la morphologie des primates, ces contraintes se traduisent par des caractéristiques particulières du squelette, notamment du membre inférieur et du bassin et de la structure de l’os.

Le document 1 montre que le squelette du membre inférieur de l’homme rend possible la marche bipède en raison de ses angles articulaires ce qui n’est pas le cas chez les grands singes. Or, chez Australopithecus afarensis, les angles articulaires sont les mêmes que chez l’homme, donc compatibles avec la bipédie.

Le document 2 montre que la verticale de gravité du corps de l’Australopithèque n’était ni celle du singe ni celle de l’homme. Toutefois, elle était nettement plus proche de celle de l’Homme que de celle du singe et donc plus en accord avec la bipédie qu’avec une locomotion de singe. Ceci suggère que la bipédie de l’Australopithèque n’était pas parfaite.

Toutefois, le document 3 montre que cette imperfection était compensée par un développement important des abducteurs et l’évasement des illions, permettant de s’opposer efficacement au bras de levier constitué par le haut du corps. La configuration du squelette de l’Australopithèque est donc globalement en accord avec l’acquisition de la station bipède chez ces animaux.

L’examen de la structure interne du col du fémur confirme ce point de vue. En effet, si la bipédie était le mode normal de locomotion de l’australopithèque, alors on doit observer une structure interne du col du fémur compatible avec les contraintes mécaniques de la marche bipède plutôt qu’avec celles de la brachiation. C’est bien ce que l’on constate comme l’indique le document 4.

Ainsi, même si ses structures squelettiques n’avaient pas encore atteint le degré de performances du squelette humain, Australopithecus afarensis était néanmoins un authentique bipède. Les preuves de cette bipédie sont inscrites à la fois dans la configuration du squelette et dans la structure de ses os.


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PARTIE III : Enseignement de spécialité (5 points)

Les causes de la crise Crétacé-Paléocène

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Dans les documents proposés (documents de 1 à 4), relevez les informations qui sont en faveur de l’une ou l’autre des deux hypothèses (hypothèse météoritique et hypothèse volcanique) susceptibles d’expliquer la crise Crétacé-Paléocène. Quelle est celle qui paraît la plus probable ?



Avant de commencer

Faites la liste des arguments en faveur de chaque hypothèse présentés dans chacun des documents puis analysez-les avec esprit critique : recherchez les données qui peuvent conforter l’une ou l’autre hypothèse ou, au contraire, les contredire avant d’en dresser le bilan.


CORRIGE

Introduction

La limite Crétacé-Paléocène (C/P) a été définie en raison de l’identification d’une crise majeure qui s’est produite à cette époque avec la disparition de nombreuses espèces dans tous les milieux. De nombreuses hypothèses ont été avancées pour expliquer cette crise. Divers arguments sont en accord avec deux hypothèses possibles, d’ailleurs non exclusives, l’une dite " météoritique ", l’autre " volcanique ".

Le document 1 montre que le taux d’iridium dans les sédiments est très important autour de la limite C/P dans divers sites européens sur une épaisseur de un à deux mètres. Le pic de concentration observé au niveau de la limite C/P est cent à mille fois plus élevé que le niveau de base. Les caractéristiques de ce dépôt ne permettent cependant pas de choisir entre les deux hypothèses puisque son origine peut être météoritique ou volcanique. Il en est de même en ce qui concerne les sphérules basaltiques présentées au document 2.

En revanche, si l’on a pu croire jusqu’en 1990 que les quartz choqués pouvaient avoir aussi bien une origine volcanique que météoritique, des défauts spécifiques du métamorphisme de choc n’existent pas dans les quartz du volcan Toba alors qu’ils sont présents dans les quartz choqués de la limite Crétacé-Paléocène comme dans ceux issus de sites d’impacts météoritiques. Ceci renforce l’hypothèse météoritique.

Les magnétites nickelifères de la limite Crétacé-Paléocène sont elles aussi caractéristiques d’un impact météoritique et se sont déposées en un temps beaucoup plus bref que l’iridium. En outre, la chute de la sédimentation carbonatée contemporaine du pic d’iridium et des magnétites nickelifères a été très brusque comme si un événement bref avait été à son origine. Or les dépôts de carbonate de calcium sont formés essentiellement des coquilles et tests calcaires d’organismes marins ayant sédimenté au fond des mers, comme la craie formée par l’accumulation des restes d’algues calcaires particulièrement abondantes dans les mers du Crétacé. Leur brusque disparition est donc plutôt en faveur d’un événement cataclysmique rapide ayant conduit à une catastrophe écologique que d’un phénomène plus lent comme de gigantesques éruptions volcaniques. Même si des incertitudes subsistent (variété de composition chimique des magnétites nickelifères indiquant qu’il n’y a peut-être pas eu qu’une seule météorite), ces données suggèrent donc que l’hypothèse météoritique est la plus probable. Elle n’est toutefois pas incompatible avec l’existence d’éruptions volcaniques à la même époque qui auraient pu aggraver le désastre écologique provoquée par une voire plusieurs météorites.