Métropole, groupements 1 &4. Série S, juin 1997

Durée de l’épreuve : 3 h 30

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

SUJETS


PARTIE I : (8 points)

Aspects du fonctionnement des centres nerveux

En frappant le tendon d’Achille, on provoque une extension du pied sur la jambe. Ce mouvement involontaire met en jeu deux muscles antagonistes.

Expliquez comment les différentes structures nerveuses interviennent dans ce réflexe. Un schéma fonctionnel est attendu

L'évaluation prendra en compte l'organisation et l'illustration de la réponse.

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Avant de commencer

Construisez votre réponse sous forme d’un plan apparent comportant introduction et conclusion. Montrez l’intervention successive des différentes structures nerveuses impliquées et les mécanismes mis en jeu au niveau synaptique. Soignez le schéma demandé qui est classique.


PARTIE II : (8 points)

Histoire et évolution de la Terre et des êtres vivants : la notion de crise en géologie

A partir des informations tirées des documents 1 et 2 et de vos connaissances, expliquez ce qu’est une crise, ses conséquences et son utilisation en géologie.

Document 1. Evolution des taxons au cours du temps.
(Un taxon est un groupement d'organismes reconnu en tant qu'unité à chacun des niveaux d'une classification hiérarchique : espèce, genre, famille, ordre, classe, embranchement...). Leur importance quantitative est représentée par la largeur du figuré.

D'après POUR LA SCIENCE (Mars 1982 et juillet 1995) et G. Bignot (Micropaléontologie, Ed. Dunod)


Document 2. Diagramme des extinctions et des diversifications depuis le Cambrien.
 
 


______ Extinctions         -------- Apparitions

D'après Babin et Elmi, Histoire de la Terre.

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Avant de commencer

Il y a ici trois problèmes distincts mais liés : identification des crises, conséquences pour l’évolution de la biosphère, utilité pratique pour les géologues. Il faut donc exploiter les documents en fonction de ces trois problèmes et, comme indiqué, compléter par vos connaissances ce qui n’apparaît pas suffisamment dans les documents.


PARTIE III : Enseignement obligatoire (5 points)

Mécanismes de l’immunité

Reliez, par un raisonnement logique, les différents résultats présentés dans les documents 1 à 4, pour formuler une hypothèse permettant de comprendre comment le ver parasite survit dans l’organisme de son hôte.

Document 1. Ce document informe sur le cycle du parasite, il constitue une information pour le candidat mais il n'est pas à exploiter.
Tout organisme préserve son intégrité en activant ses défenses immunitaires en réponse à l'introduction d'un corps étranger. Cependant certains organismes acceptent la présence d'un organisme étranger dans le cadre du parasitisme. On peut se demander comment le parasite échappe à la défense immunitaire de l'hôte.

Des expériences ont été faites dans le cadre de l'étude d'une grave maladie parasitaire de l'Homme, la bilharziose, provoquée par un ver, le schistosome dont le cycle de vie est :
 
 

Remarque : seul le parasite adulte se nourrit d'hématies.

Document 2. Première série d'expériences.
Des schistosomules, obtenus in vitro, sont placés dans le sérum d'une personne atteinte de bilharziose. Des lésions apparaissent à la surface des vers provoquant leur mort.
Les résultats de ces expériences ont permis de réaliser les courbes ci-dessous :
 
 


Figure 1                                           Figure 2






Figure 1 : Evolution du % de mortalité des schistosomules cultivés dans un sérum d'un individu A sain et dans le sérum d'un individu B malade.
Figure 2 : Effet de la dilution du sérum B sur la mortalité des schistosomules.

Document 3. Deuxième série d'expériences.

Des schistosomules vivants d'une espèce X sont mis dans le sérum d'un malade parasité par X et dans le sérum d'un malade parasité par une espèce Y. Dans le premier cas ils meurent, mais pas dans le second. D'autre part des schistosomules adultes, d'une espèce X, vivants, sont mis dans le sérum d'un malade parasité par X : ils survivent.

Document 4. Troisième série d'expériences.

Des schistosomules adultes sont cultivés, in vitro, durant quelques jours en présence d'hématies humaines qu'ils consomment. On les transfère à des singes préalablement immunisés contre ces hématies : les schistosomes sont rapidement détruits.
 
 

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Avant de commencer

S’agissant d’un cas que vous n’avez probablement pas étudié en classe, limitez-vous strictement à l’analyse des résultats proposés dont la mise en relation doit vous permettre d’imaginer la façon dont le parasite échappe aux défenses immunitaires. Aucun développement ne doit concerner le document 1.


PARTIE III : Enseignement de spécialité (5 points)

Diagnostic prénatal

En reliant par un raisonnement logique les informations apportées par l’étude des documents 1 à 4, précisez l’origine, le mode de transmission de la drépanocytose et dites si les techniques actuelles d’investigation permettent de répondre aux interrogations du couple.

Document 1. Arbre généalogique d'une famille où s'exprime la drépanocytose.

Document 2. Technique de Southern blot.

La drépanocytose ou anémie falciforme est une maladie génique due à la présence d'une hémoglobine anormale HbS dans les hématies.
L'allèle béta A gouverne la synthèse d'une hémoglobine normale HbA, l'allèle béta S, celle d'une hémoglobine anormale HbS.

La technique de Southern blot est une technique de séparation de différents ADN :
- L'ADN est préparé à partir d'un échantillon de sang ou de villosités choriales.
- L'ADN est découpé en multiples fragments par une enzyme de restriction qui reconnaît une séquence précise.
- Les fragments obtenus sont séparés par électrophorèse sur gel d'agarose.
- L'ADN est dénaturé par immersion du gel dans une solution alcaline ; les deux brins de la double hélice se séparent.
- L'ADN est transféré sur une membrane de nylon.
- L'ADN de la membrane est hybridé avec une sonde radioactive spécifique du gène recherché.
- Les sites de fixation de la sonde radioactive sont révélés par autoradiographie.

Application de cette technique à l'étude des gènes de la drépanocytose : la mutation qui conduit à l'allèle muté béta S fait que l'enzyme qui coupe l'ADN en un site particulier ne reconnaît plus ce site ; le fragment d'ADN produit est de 1.4 kb (1 kb = 1 000 nucléotides) alors qu'il est de 1.2 kb pour le gène béta A non muté.

Document 3. Résultats d'une recherche par la technique de Southern blot.

L'homme III-10 et la femme III-9 attendent un quatrième enfant et ils souhaitent savoir si cet enfant sera atteint par la maladie. Une recherche sur les ADN du père, de la mère et du foetus donne les résultats suivants :

Document 4. Fragments d'allèles du gène de l'hémoglobine (brin non transcrit) ;

            Allèle béta A                ... ATG GTG CAC CTG ACT GAT GAG GAG ...
            Allèle béta S                ... ATG GTG CAC CTG ACT GAT AAG GAG ...

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Avant de commencer

Il faut ici se limiter aux données proposées : identification de la mutation par comparaison des séquences nucléotidiques, analyse classique d’arbre généalogique permettant d’identifier le mode de transmission de cette affection héréditaire et étude des résultats de la technique de Southern blot permettant de prévoir le génotype du foetus.