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Sujet 1, Liban, mai 2013, séries ES, L

La tenture de l’apocalypse d’Angers

La tenture de l’Apocalypse d’Angers est une représentation de l’Apocalypse de Jean réalisée à la

fin du XIVe siècle. L’ensemble, initialement composé de sept pièces, dont six sont conservées, est

exposé dans une des galeries du château d’Angers.

� Document 1 : la tenture de l’Apocalypse d’Angers

Les coloris mis en œuvre, lors de la conception de la tenture, sont issus des teintures végétales :

la gaude (plante à fleurs jaunâtres) pour le jaune, la guède (plante de la famille des Brassicacées)

pour le bleu pastel, la garance (plante herbacée) pour le rouge.Mais les pigments utilisés auMoyen

Âge tiennent peu dans le temps, beaucoup moins que les pigments chimiques utilisés à partir du

XIXe .

En 1867, la tenture de l’Apocalypse d’Angers est mise à l’abri à l’occasion de l’Exposition uni-

verselle. Malheureusement les pigments naturels du XIVe siècle n’ont pas survécu.

Une grande variété de verts a été utilisée pour cette tenture. Cependant ces derniers ont viré au

bleu plus ou moins foncé. C’est que le vert est constitué d’un mélange de cyan et de jaune.

En 1982 la galerie d’exposition est réaménagée : l’éclairage de la tenture est limité à 40 lux.

Aujourd’hui la tenture est conservée dans un lieu sombre, à une température constante (19°C) et

avec un degré d’hygrométrie maîtrisé, pour mieux la protéger.

D’après La tenture de l’apocalypse d’Angers, Liliane Delwasse, Editions du Patrimoine.

7

Sciences 1re ES/L Le sujet

� Document 2 : pigments et colorants

Pigment : substance à l’état sec, généralement en poudre fine, pratiquement insoluble dans les mi-

lieux de suspension usuels, utilisée en raison de son pouvoir colorant ou de son pouvoir opacifiant

élevé, en particulier dans les préparations de peintures ou d’enduits de protection et de décoration.

D’après http ://www.larousse.fr/encyclopedie.

Colorant : espèce soluble dans un milieu qu’elle colore.

� Document 3 : cercle chromatique

8

Sujet 1 – Le sujet

Questions

1 D’après les documents, donner la raison

pour laquelle on a remplacé à partir du

XIXe siècle les pigments naturels par des pig-

ments de synthèse.

2 On s’intéresse à la détérioration des cou-

leurs de la tenture.

Parmi les propositions suivantes, le paramètre

qui n’est pas impliqué dans la détérioration des

couleurs de la tenture est :

(Cocher uniquement la réponse exacte.)

� la température

� la pression

� l’hygrométrie

� la luminosité

3 On s’intéresse aux colorants présents dans

un mélange. Pour déterminer la présence de co-

lorants dans un mélange liquide et homogène,

on peut réaliser :


� une décantation

� une filtration

� une chromatographie

� une macération

4 Dans le document 1, il est écrit au sujet des

couleurs de la tenture : « le vert est constitué

d’un mélange de cyan et de jaune ». Indiquer le

type de synthèse de couleurs dont il est ques-

tion.

5 On s’intéresse à la couleur de la tenture

éclairée.

Éclairé en lumière verte, le bleu de la tenture

apparaît :


� bleu

� vert

� cyan

� noir

9

Sciences 1re ES/L Le sujet Pas à pas

Questions

1

äComprendre la question

Les techniques de coloration ont évolué au

XIXe siècle. En effet, les pigments naturels

sont remplacés par les pigments de synthèse.

Vous devez expliquer que différents paramètres

agissent sur les pigments naturels et modifient

leur couleur. Cette instabilité est un inconvé-

nient important pour les peintures et les ten-

tures qui ne présentent plus les couleurs d’ori-

gine.

äMobiliser ses connaissances

Il s’agit de préciser ce que l’on entend par pig-

ments naturels et par pigments de synthèse.

Vous pouvez citer les exemples du document

et ceux que vous connaissez.

La raison de l’utilisation de pigments de syn-

thèse est l’instabilité des couleurs des pigments

naturels. À partir de l’exemple de la tenture de

l’Apocalypse d’Angers, on montre que les fac-

teurs lumière et humidité ont modifié notam-

ment les verts en bleu.

Hygrométrie : degré d’humidité de l’air.

Teinture : colorant dissous dans une fibre.

2


Plusieurs paramètres entrent en jeu dans la sta-

bilité des couleurs des tentures. À vous de pré-

ciser celui qui n’intervient pas.


La détérioration des couleurs se fait sous l’ac-

tion de la lumière, de la température et de l’hu-

midité ou du pH.

3


Il s’agit de choisir parmi les techniques propo-

sées celle qui permet de séparer les différents

colorants d’unmélange. Un colorant est soluble

dans le liquide dans lequel il se trouve.


Décantation : laisser reposer un liquide pour le

séparer desmatières solides en suspension qu’il

contient.

Filtration : procédé qui consiste à faire passer

le liquide dans un filtre qui en retient les ma-

tières en suspension.

Chromatographie : la chromatographie sur

couche mince permet de séparer les différents

constituants d’un mélange. L’éluant migre sur

un papier par capillarité et entraîne les dif-

férents constituants qui se séparent et appa-

raissent comme des tâches.

Macération : procédé qui consiste à laisser

séjourner dans un liquide une substance pour

l’accommoder, la conserver...

4


Il s’agit de préciser le type de synthèse, addi-

tive ou soustractive mise en jeu, sachant que

l’on vous précise dans la question que le vert

est constitué d’un mélange de cyan et de jaune.


La synthèse additive des couleurs résulte de

superposition de faisceaux colorés rouge, vert

et bleu, couleurs primaires.

La synthèse soustractive intervient dans la su-

perposition des encres colorées, donc pour le

peintre. Les couleurs primaires de la synthèse

soustractive sont le cyan, lemagenta et le jaune.

C’est cette synthèse qui doit être expliquée.

5


La couleur apparente d’un objet dépend à la

fois de sa couleur, de la lumière qu’il reçoit

et de la synthèse des lumières reçues par l’œil.

10

Sujet 1 – Le sujet Pas à pas

Quel sera la couleur d’un objet bleu éclairé par

du vert ?


Les trois couleurs primaires de la lumière

blanche sont le vert, le bleu et le rouge.

L’objet bleu absorbe le rouge et le vert et ren-

voie le bleu qui est le couleur visible de l’objet.

Si on éclaire cet objet avec une couleur verte,

il absorbe le vert mais ne peut diffuser le bleu

qu’il ne reçoit pas, il apparaît donc en noir.

11

Sciences 1re ES/L Le corrigé

Questions

1 La tenture de l’Apocalypse d’Angers date

du XIVe siècle. Les coloris ont été réalisés à

partir de pigments naturels provenant de miné-

raux ou de plantes... Par exemple le jaune pro-

vient de la gaude, le bleu pastel de la guède, le

rouge de la garance.

Malheureusement ces pigments tiennent peu

dans le temps. Ainsi, les verts de la tenture ont

viré au bleu. Les teintes d’origine n’ont pas pu

être conservées.

Différents paramètres, la lumière, l’humidité,

le pH, la température peuvent influer sur les

pigments. Les conditions de conservation sont

donc désormais très contrôlées et la tenture est

exposée dans un lieu sombre, à une tempéra-

ture de 19°C et avec un degré d’hygrométrie

maîtrisé.

À partir du XIXe siècle, les artistes utilisent les

pigments de synthèse réalisés dans des usines,

par exemple l’alizarine ou l’indigo qui pré-

sentent une meilleure stabilité que les pigments

naturels.

2 Le paramètre qui n’est pas impliqué dans la

détérioration des couleurs de la tenture est la

pression.

3 Pour déterminer la présence de colorants

dans un mélange liquide et homogène, on peut

réaliser une chromatographie.

4 Le peintre dépose des pigments colorés qui

absorbent une partie de la lumière visible. Les

couleurs primaires sont celles qui absorbent

une des trois composantes de la lumière, le cyan

absorbe le rouge, le magenta absorbe le vert

et le jaune absorbe le bleu. Ainsi en synthèse

soustractive, le mélange du cyan et du jaune en

quantités égales donne du vert puisque les lu-

mières rouge et bleue sont absorbées.

Le cercle chromatique est une représentation

conventionnelle des couleurs. Il permet de re-

trouver les lumières complémentaires absor-

bées puisqu’elles sont disposées à l’opposé sur

le cercle.

5 Éclairé en lumière verte, le bleu de la tenture

apparaît : noir.

12

Sujet 2, Émirats Arabes Unis, mai 2013, séries ES, L

Les théories de la vision

� Document : extrait d’un article de « La Recherche », juillet-août 2010

« Pourquoi diable dit-on « jeter un coup d’œil » ou « foudroyer du regard » ? Les bizarreries de la

langue française rappellent une vieille controverse : comment fonctionne la vision ?

Et quel est son « sens » : de l’œil à l’objet ou de l’objet à l’œil ? La dispute scientifique remonte

à l’Antiquité. En lice : deux théories, connues sous les noms d’intromission et d’émission. La

première, assignant l’œil un rôle passif, décrivait le phénomène de la vision par un quelque chose

allant de l’objet à l’œil. La seconde, octroyant à l’œil un rôle plus actif, expliquait la vision par un

quelque chose allant de l’œil à l’objet.

Pour les mathématiciens Euclide et Ptolémée tenants de l’émission, des rayons visuels jaillissaient

de la pupille pour partir à la rencontre de l’objet. Pour les partisans de l’émission, l’existence d’un

feu oculaire était une croyance tenace, corroborée par l’observation de l’œil des félins, qui luisait

dans l’obscurité, et par l’existence de sensations lumineuses surgissant dans l’œil à l’occasion

d’un choc ou d’un traumatisme.

À l’encontre de la thèse de l’émission, en revanche, s’inscrivait l’absence de vision nocturne. Un

œil émetteur aurait dû être en mesure de remplir ses fonctions même dans l’obscurité.

La mise en évidence du rôle de la lumière en tant qu’agent de la sensation visuelle allait émerger à

la charnière du xe et du xie siècle, grâce au mathématicien, physicien et astronome arabe Al-Hasan

Ibn al-Haytham appelé encore Alhazen. Ses réflexions et expériences l’amenèrent à condamner

sans appel la théorie de l’émission.

Ce fut ensuite grâce à un astronome allemand, Johannes Kepler, que la théorie de l’intromission

allait marquer un point de plus, en 1604. Il montra que le cristallin, milieu transparent se substituait

à une lentille et que la rétine tenait lieu d’écran et se révélait ainsi véritable agent sensoriel. L’image

rétinienne fut effectivement observée quelques années plus tard, en 1625, par le jésuite allemand

Christoph Scheiner. Ce dernier avait pratiqué une petite ouverture au fond de l’œil d’un bovin

mort, de manière à dégager la rétine. À travers cette ouverture, il observa une image renversée des

objets à l’entour ».

Questions

1 Le document présente deux théories opposées sur la propagation des rayons lumineux.

Nommer et représenter l’hypothèse de chacune de ces théories sous la forme d’un schéma simpli-

fié. Quelle théorie Alhazen a-t-il défendue ?

2 À l’aide du document, expliquer pourquoi Kepler a joué un rôle capital dans la compréhension

de la conception de la vision.

3 À notre époque, le physicien utilise le « modèle réduit de l’oeil » pour expliquer le principe

de fonctionnement de l’oeil en tant « qu’instrument d’optique ». Quels sont les deux éléments

indispensables qu’il associe à ceux de l’oeil réel ?

13


4 Compléter le schéma et justifier l’observation du jésuite allemand Christoph Scheiner en

construisant l’image A’B’ de l’objet AB.

5 Les expressions « jeter un coup d’oeil » ou « foudroyer du regard » ont-elles une réalité phy-

sique ? Justifier.

14


Questions

1


Il s’agit de lire attentivement le document pro-

posé et d’en extraire les informations sur les

deux théories de la vision proposées durant

l’antiquité : la théorie de l’émission et la théorie

de l’intromission.


La théorie de l’émission a été établie par Eu-

clide (325 à 265 avant Jésus-Christ) et Ptolé-

mée (90 à 168 après Jésus-Christ) qui pensait

que l’œil émettait un rayon visuel qui permet-

tait la vision.

La théorie de l’intromission a été proposée

par Aristote (384 à 322 avant Jésus-Christ) qui

pensait que quelque chose en provenance des

objets entrait dans l’œil. Descartes défendra

également cette théorie.

2


Dans cette question, il s’agit d’expliquer com-

ment les découvertes de l’astronome allemand

Kepler a permis de conforter la théorie de l’in-

tromission. Les éléments d’informations sont

dans le texte et sont à compléter avec vos

connaissances sur le cristallin et la rétine.


Vous devez mobiliser vos connaissances sur

l’anatomie de l’œil et le rôle des principaux élé-

ments : cristallin et rétine.

Cristallin : élément transparent, biconvexe si-

tué derrière l’iris, permettant l’accommoda-

tion.

Rétine : membrane située au fond de l’œil,

composée entre autres de cellules photorécep-

trices, les cônes et les bâtonnets.

3


Comment le physicien actuel modélise l’œil en

tant qu’instrument d’optique ? Vous devez ci-

ter deux éléments indispensables utilisés pour

cette modélisation.


Lentille : instrument d’optique transparent qui

modifie le trajet de la lumière. On distingue

les lentilles convergentes, qui font conver-

ger un faisceau émergent parallèle et les len-

tilles divergentes, qui font diverger un faisceau

émergent parallèle.

4


Sur votre schéma, vous devez faire figurer

l’image A’B’ de l’objet AB qui est inversée au

niveau de la rétine, comme a pu le montrer le

jésuite allemand Scheiner.


F : foyer objet

F’ : foyer image

O : centre optique

L’image A’B’ est obtenue en traçant deux

rayons issus de B : le rayon incident passant

par le centre optique n’est pas dévié et le rayon

incident parallèle à l’axe optique est dévié pour

passer par le foyer image F’. Les deux rayons

se rencontrent au point B’.

L’image A’ de A se trouve sur l’axe optique et

sur la perpendiculaire passant par B’.

5


Dans le langage courant, on utilise les expres-

sions « jeter un coup d’œil » ou « foudroyer

du regard ». Vous devez indiquer si ces expres-

sions ont une réalité physique, c’est-à-dire ont

15


du sens par rapport au fonctionnement de la vi-

sion et au vue des explications des questions

précédentes.


Expliquer chaque expression et montrer

qu’elles ne correspondent pas au mécanisme

de la vision qui est un système optique.

16

Sujet 2 – Le corrigé

Questions

1 Les penseurs de l’Antiquité développent

deux théories :

Euclide et Ptolémée émettent la théorie de

l’émission qui considère que des rayons

jaillissent de la pupille pour aller à la rencontre

de l’objet. Une sorte de « feu oculaire » qui ré-

sultait de l’observation des yeux de félins qui

luisent dans l’obscurité. L’œil aurait un rôle ac-

tif. Néanmoins l’absence de vision nocturne va

à l’encontre de cette théorie.

On peut la représenter ainsi :

La théorie de l’intromission appuyée par Aris-

tote en revanche considère la vision comme

l’entrée dans l’œil d’une image qui garde la

forme de l’objet et qui vient jusqu’à l’œil. L’œil

apparaît comme passif.

On peut la représenter ainsi :

Alhazen a défendu la théorie de l’intromission

et a condamné la théorie de l’émission.

2 Kepler a permis d’avancer dans la compré-

hension du mécanisme de la vision en montrant

que le cristallin joue le rôle d’une lentille et que

la rétine constituait un écran qui assure un rôle

sensoriel. Le cristallin, élément transparent, de

forme biconvexe est traversé par la lumière. Il

est capable de se déformer et oriente les rayons

sur la rétine.

Ainsi, on pouvait écarter la théorie de l’émis-

sion et s’orienter vers la théorie de l’intromis-

sion.

3 Pour modéliser le système optique que

constitue l’œil, le physicien utilise une lentille

qui représente le cristallin, un écran simulant la

rétine. Il peut placer un objet devant le dispo-

sitif afin de voir comment se forme l’image de

l’objet sur l’écran.

4

L’image A’B’ se forme de façon inversée sur la

rétine par rapport à l’image AB en raison de la

présence de la lentille qui dévie les rayons in-

cidents. On confirme ainsi l’observation du jé-

suite Scheiner qui avait pratiqué une petite ou-

verture au fond de l’œil d’un bovin mort et ob-

serva l’image renversée des objets sur la rétine.

5 L’expression « jeter un coup d’œil » si-

gnifie regarder rapidement quelque chose tan-

dis que« foudroyer du regard », c’est regarder

quelqu’un de façon intense avec désapproba-

tion comme si la foudre allait frapper la per-

sonne. Ces expressions donnent l’impression

que l’œil envoie des rayons comme dans la

théorie de l’émission émise par Euclide et Pto-

lémée. Or nous avons vu qu’il n’en est rien

puisque ce sont en fait les rayons lumineux qui

parviennent à l’œil, véritable système optique,

constitué d’une lentille, le cristallin et d’une

membrane, la rétine, constituée de photorécep-

teurs sensibles à la lumière.

17

Sujet 3, Polynésie, juin 2013, séries ES, L

Des lunettes « autofocus » pour le tiers-monde

Environ 153 millions de personnes dans le monde auraient besoin de lunettes mais n’y ont pas

accès, selon l’Organisation Mondiale de la Santé. L’un des freins est le manque de personnel

qualifié : on compte environ un ophtalmologiste pour 8 000 habitants en Europe, mais un pour

huit millions auMali. Face à cette carence, le physicien britannique Joshua SILVER de l’université

d’Oxford, a imaginé des lunettes dont le réglage est effectué par leur porteur et permet de corriger

la myopie, l’hypermétropie et la presbytie.

D’après un article paru dans Le Monde du 08/10/2011.

18


Questions

1 On s’intéresse aux « lentilles » représentées sur les figures A et B.

La lentille de la figure A est :


� divergente et sa représentation symbolique est :

� divergente et sa représentation symbolique est :

� convergente et sa représentation symbolique est :

� convergente et sa représentation symbolique est :

2 Défaut de vision.

On schématise l’œil d’un adolescent présentant un défaut de vision :

19


a) Préciser de quel défaut il s’agit, puis faire une phrase avec le mot « convergent » pour décrire

ce défaut.

b) Indiquer s’il faut creuser ou gonfler la membrane de la lunette autofocus pour corriger ce défaut

de vision.

3 Caractérisation d’une lentille : on considère une lentille notée L1, de vergence V1 = +2 δ et

une lentille L2, de vergence V2 = − 2 δ.

a) Donner le nom de l’unité représentée par le symbole δ.

b) Préciser laquelle des deux lentilles correspond à celle de la figure B du document.

4 On s’intéresse à la lentille de la figure B : la figure B représente une correction pour un défaut

de vision correspondant à un œil :


� hypermétrope

� emmétrope

� presbyte

� myope

5 Correction de la presbytie.

La presbytie gêne la vision des objets proches, pour les adultes d’un certain âge : l’accommodation

devient imparfaite, le cristallin n’est plus assez convergent.

a) Schématisation du défaut.

Compléter le schéma pour montrer un défaut de presbytie.

b) Expliquer s’il faut gonfler ou creuser la membrane de la lunette autofocus pour corriger ce

défaut de vision.

c) Nommer un autre défaut de l’œil pour lequel on devrait effectuer le même réglage des lunettes

autofocus.

20


Questions

1


Il s’agit d’associer à la figure A du document

représentant une lentille, la bonne représenta-

tion symbolique et le nom convergent ou di-

vergent.


Vous observez deux lentilles :

– Si la lentille est gonflée mais a les bords

minces, il s’agit d’une lentille convergente,

permettant de faire converger les rayons lu-

mineux qui la traverse. Son symbole est : l

– Si la lentille est creuse au centre et a

des bords épais, il s’agit d’une lentille di-

vergente, permettant de faire diverger les

rayons lumineux que la traverse. Son sym-

bole est :

2


On vous présente un schémamontrant l’endroit

où se forme l’objet au niveau de l’œil. En fonc-

tion de la position de l’image de l’objet, vous

devez nommer le défaut observé, indiquer s’il

y a un problème de divergence ou de conver-

gence, puis déterminer quel type de lentille per-

mettra de corriger ce défaut.


Il faut connaitre les différents défauts de l’œil

afin de repérer dans quelle situation on se

trouve dans l’exercice :

– Hypermétropie : les images se forment en

arrière de la rétine car l’œil n’est pas assez

convergent. La correction se fait par une len-

tille convergente

– Myopie : les images se forment en avant de

la rétine car l’œil est trop convergent. La cor-

rection se fait par une lentille divergente

– Presbytie : l’accommodation ne se fait plus

correctement en raison du vieillissement du

cristallin et il y a une difficulté à lire et à voir

les objets de près. Une lentille convergente

corrige le défaut.

3


On vous indique les vergences de deux len-

tilles, une positive et une négative et vous devez

préciser à quelle lentille L1 ou L2 correspond

la figure B du document.


La vergence, notée C, est l’inverse de la dis-

tance de la lentille à F’. F’ est le foyer image,

c’est-à-dire le point où se croisent les rayons

lumineux émergents de la lentille. C = 1F

F est le foyer objet. Les lentilles convergentes

ont une vergence positive. Les lentilles diver-

gentes ont une vergence négative.

4


Vous devez préciser quel défaut parmi les

quatre (hypermétrope, emmétrope, presbyte ou

myope) est corrigé par la lentille de la figure B.

Vous savez par votre étude précédente que la

lentille B est divergente.


Revoir les différents défauts de la vision cités

dans l’aide de la question 2.

Emmétrope : œil dépourvu de défaut, c’est

l’œil normal.

21


5


En a, sur le schéma proposé, vous devez indi-

quer où se forme l’image de l’objet et position-

ner le foyer image F’ (même principe que pour

le schéma proposé en question 2, mais à adap-

ter pour la presbytie), puis préciser s’il faut une

lentille convergente ou divergente pour corri-

ger le défaut, et enfin indiquer une autre ano-

malie qui nécessiterait le même type de lentille.


La presbytie est un défaut d’accommodation

dû au vieillissement du cristallin, qui est moins

souple et se déforme moins bien. Le punctum

proximum s’éloigne de l’œil, les objets proches

ne sont donc pas nets.

Sur le schéma, prolonger les rayons émergents

du cristallin de sorte que l’image se forme en

arrière de la rétine.

22


Questions

1 (3) Le lentille de la figure A est convergente

et sa représentation est l.

2 a) Le défaut observé est la myopie puisque

l’image de la bougie se forme en avant de la

rétine traduisant un manque de convergence de

l’œil.

b) Il faut creuser la membrane de la lunette au-

tofocus afin de créer une lentille divergente qui

compensera le défaut de l’œil.

3 a) L’unité représentée par le symbole δ est

la dioptrie.

b) La figure B du document représente une len-

tille divergente qui a donc une vergence néga-

tive. C’est la lentille L2 qui correspond à la fi-

gure B.

4 La figure B représente une correction pour

un défaut de vision correspondant à un œil

myope (réponse 4).

5 a) Le point F’ se forme en arrière de l’œil.

b) Il faut gonfler la lentille afin d’obtenir une

lentille convergente dont le centre sera épais et

les bords minces. Cette lentille permettra de ra-

mener l’image de l’objet sur la rétine.

c) L’hypermétropie est également corrigée par

des lentilles convergentes puisqu’il s’agit d’un

défaut de convergence de l’œil, où l’image se

forme en arrière de la rétine.

23

Sujet 4, Amérique du Nord, juin 2013, séries ES, L

Synthèse additive et synthèse soustractive

Une élève de première regarde avec une loupe l’écran de son ordinateur. Elle est étonnée de consta-

ter qu’il est constitué de petits points rouges, verts et bleus. Pour comprendre comment son écran

d’ordinateur reproduit toutes les couleurs avec des points rouges, verts et bleus alors que son im-

primante utilise des cartouches de couleur cyan, magenta et jaune, elle se documente sur les dif-

férentes synthèses des couleurs et elle effectue des expériences lors d’une séance d’enseignement

scientifique.

� Document 1 : restitution des couleurs

De très nombreux objets de notre vie quotidienne (téléviseurs, ordinateurs, téléphones portables...)

possèdent des écrans plats en couleur. Si la technologie varie d’un écran à l’autre (affichage à cris-

taux liquides LCD, plasma...), le principe utilisé est toujours le même : chaque point de l’image

est formé de trois luminophores qui produisent des lumières rouge, verte et bleue avec des inten-

sités différentes. Ces luminophores sont trop proches les uns des autres pour que l’œil puisse les

distinguer. Le cerveau fait donc, pour chaque point, la synthèse des lumières reçues par l’œil.

Les imprimantes couleurs possèdent trois cartouches de couleur cyan, magenta et jaune qui dé-

posent l’encre (pour les imprimantes à jet d’encre) ou la poudre (pour les imprimantes lasers) pour

créer toutes les couleurs.

� Document 2 : cercle chromatique

24


Questions

1 Expliquer pourquoi un mélange des trois couleurs cyan, magenta, jaune dans les mêmes pro-

portions permet d’obtenir du noir avec une imprimante à jet d’encre.

2 L’élève de première effectue des expériences pour comprendre comment son écran d’ordinateur

et son imprimante reproduisent les couleurs. Elle dispose d’une source de lumière blanche, de trois

lumières colorées (rouge, bleue et verte), de six filtres colorés (cyan, magenta, jaune, rouge, vert

et bleu) et d’un écran blanc.

a) Dans une première expérience, elle superpose les lumières colorées et observe les couleurs sur

l’écran. Elle note ses observations sur un schéma récapitulatif.

Parmi les quatre propositions, choisir le schéma correspondant aux observations de l’élève.


b) Elle souhaite faire une deuxième expérience avec la source de lumière blanche et des filtres

colorés pour comprendre comment son imprimante à jet d’encre reproduit la couleur rouge.

Parmi les quatre propositions, choisir celle qui correspond à l’expérience que l’élève doit réaliser.


Pour observer la couleur rouge sur l’écran elle doit superposer :

� le filtre jaune et le filtre magenta.

� le filtre bleu et le filtre vert.

� le filtre cyan et le filtre magenta.

� le filtre cyan et le filtre jaune.

25


c) Elle s’aperçoit que sa trousse jaune apparaît rouge lorsqu’elle est éclairée avec de la lumière

rouge. Elle réalise alors une troisième expérience. Elle superpose les filtres jaune et rouge et les

éclaire avec la source de lumière blanche. Elle constate que l’écran est rouge.

Parmi les quatre propositions, choisir celle qui correspond à l’interprétation de l’expérience.


L’élève observe la couleur rouge sur l’écran car le filtre rouge laisse passer la lumière rouge et le

filtre jaune laisse passer les lumières :

� bleue et verte

� bleue, verte et rouge

� rouge et verte

� bleue et rouge

3 Préciser le type de synthèse des couleurs (additive ou soustractive) mis en jeu :

a) lorsque « le cerveau fait la synthèse des lumières reçues par l’œil » face à un écran.

b) lors de l’utilisation d’une imprimante à jet d’encre.

26


Questions

1


Il s’agit d’une question de cours qui fait appel

à vos connaissances du procédé utilisé par les

imprimantes à jet d’encre pour obtenir les dif-

férentes couleurs. On vous demande plus pré-

cisément d’expliquer l’obtention de la couleur

noire à partir des trois couleurs : cyan, magenta

et jaune, qui sont les trois cartouches de ces im-

primantes. (Une cartouche noire est présente en

plus afin de faciliter l’impression.)


Dans le cas des imprimantes à jet d’encre, il

s’agit du principe de la synthèse soustractive

qui intervient et que vous devez expliquer.

Lorsque l’on observe un objet, la couleur per-

çue est la couleur des radiations qu’il diffuse

alors qu’il absorbe un certain nombre de radia-

tions.

Un objet noir absorbe toutes les radiations, un

objet blanc diffuse toutes les radiations lumi-

neuses. Un objet bleu diffuse les radiations

bleues et absorbe toutes les autres.

2

a)


Il s’agit de trouver le schéma qui indique les

bonnes couleurs complémentaires lorsque l’on

superpose les lumières des couleurs primaires

bleu, vert et rouge, par projection des ces lu-

mières colorées sur un écran blanc.

äMobiliser ses connaissances et les in-

formations des documents

Il s’agit ici du principe de la synthèse additive.

Sur tous les schémas la superposition des trois

couleurs donne du blanc, qui contient toutes les

couleurs.

Il n’est pas facile de mémoriser le résultat

de la superposition des couleurs. Vous pouvez

vous aider du document 2. Le cercle chroma-

tique présente la variation continue des cou-

leurs. Deux couleurs symétriques par rapport

au centre sont dites complémentaires.

Ce cercle chromatique va vous permettre de

trouver la bonne réponse parmi les quatre pro-

posées.

La superposition des faisceaux colorés permet

la synthèse additive et l’obtention des couleurs

complémentaires. Ainsi :

– la superposition du vert et du rouge donne le

jaune,

– la superposition du rouge et du bleu donne

le magenta,

– la superposition du vert et du bleu donne le

cyan.

b)


On utilise maintenant des filtres colorés à tra-

vers le faisceau de lumière blanche et non la

projection de lumières colorées afin de com-

prendre comment l’imprimante reproduit la

couleur rouge. Il s’agit de choisir la bonne com-

binaison de filtres à superposer.



Il s’agit de la synthèse soustractive que nous

avons expliquée dans la question 1. La super-

position des deux filtres primaires donne nais-

sance à la couleur complémentaire. Vous pou-

vez également vous aider du cercle chroma-

tique.

c)


Il s’agit d’expliquer les interrogations de

l’élève de première concernent la couleur rouge

27


qui peut être obtenue par projection sur sa

trousse jaune d’une lumière rouge.

Pour mieux comprendre le phénomène, elle su-

perpose les filtres jaune et rouge et les éclaire

avec une source de lumière blanche.

On vous précise que le filtre rouge laisse passer

la couleur rouge et vous devez préciser quelles

couleurs laissent passer le filtre jaune.


Il s’agit demobiliser vos connaissances concer-

nant la perception des couleurs par l’œil. Notre

rétine renferme trois types de cônes sensibles

au bleu, au vert ou au rouge. Des messages ner-

veux sont envoyés par le nerf optique vers le

cerveau. L’œil et le cerveau font la synthèse ad-

ditive des couleurs. Les couleurs primaires de

la vision sont le rouge, le vert et le bleu.

Le rouge étant un couleur primaire, le rouge

laisse passer la couleur rouge et bloque le bleu

et le vert

Le jaune est obtenu par addition du rouge et

vert par synthèse additive. Le filtre jaune laisse

donc passer le rouge et le vert et bloque le bleu.

Ainsi la combinaison des deux filtres ne laisse

passer que le rouge.

3

a) et b)


Il s’agit d’indiquer, en justifiant votre réponse,

quel type de synthèse est mise en jeu, addi-

tive ou soustractive, lorsque c’est le cerveau

qui traite les informations reçues par la rétine

de l’œil et lorsque l’on utilise une imprimante

à jet d’encre.


Vos connaissances sur les synthèses soustrac-

tive et additive ont étémobilisées dans les ques-

tions précédentes.

La synthèse soustractive a été expliquée dans

la question 1 concernant l’imprimante à jet

d’encre, vous pouvez donc être assez succinct

et faire un renvoi à la réponse à cette question

si vous avez été suffisamment précis.

En revanche, vous n’avez pas expliqué la syn-

thèse additive qui intervient pour l’œil et le cer-

veau (puisque vous avez coché les bonnes ré-

ponses en 2) : une explication plus approfondie

est donc nécessaire.

28


Questions

1 Les imprimantes à jet d’encre utilisent le

principe de la synthèse soustractive. Ces im-

primantes possèdent trois cartouches de cou-

leurs : le cyan, le magenta et le jaune qui sont

les trois couleurs primaires pour la synthèse

soustractive. Il s’agit d’un dépôt d’encre dans

des proportions variables qui permet de créer

toutes les couleurs.

La synthèse soustractive consiste à combiner

l’effet d’absorption de plusieurs couleurs afin

d’en obtenir une nouvelle.

En absence de filtre sur le trajet d’une lu-

mière blanche, toutes les couleurs sont réflé-

chies, l’écran est blanc. Si on dépose une cou-

leur, toutes les couleurs sont absorbées, sauf

celle qui est intercalées. Le filtre coloré absorbe

ou soustrait une partie du spectre lumineux.

Si on superpose plusieurs filtres (ou plusieurs

couleurs), on obtient une nouvelle couleur.

Par exemple la superposition de deux filtres,

cyan et du magenta, sur une surface blanche

permet d’obtenir du bleu. La superposition du

jaune et du cyan donne du vert et celle du jaune

et du magenta donne du rouge. Le bleu, le vert

et le rouge sont les couleurs secondaires.

Ainsi c’est la superposition des couleurs pri-

maires dans différentes proportions qui permet

d’obtenir toutes les couleurs.

La superposition des trois couleurs primaires

dans les mêmes proportions, cyan, magenta et

jaune, donne du noir, puisque l’on soustrait

l’ensemble du spectre coloré.

2 a) Le schéma juste est le 4.

b) La réponse est le filtre jaune et le filtre ma-

genta.

c) Le filtre jaune laisse passer les lumières

rouge et verte.

3 a) La synthèse additive intervient lorsque

l’œil perçoit les couleurs face à un écran. La

rétine renferme trois types de cônes sensibles

à trois longueurs d’onde différentes, le bleu,

le vert ou le rouge (les couleurs primaires).

Des messages nerveux sont envoyés au cer-

veau en fonction des stimulations de ces trois

types de photorécepteurs. Une synthèse addi-

tive est réalisée, c’est-à-dire qu’en « addition-

nant » dans différentes proportions ces dif-

férentes couleurs, on obtient toutes les cou-

leurs. Deux couleurs sont complémentaires si

par synthèse additive elles donnent du blanc. Le

cercle chromatique qui représente la succession

des couleurs dans un cercle permet de retrouver

les couleurs complémentaires, disposées de fa-

çon symétrique par rapport au centre.

b) La synthèse soustractive est mise en jeu lors

de l’utilisation d’une imprimante à jet d’encre.

(Voir réponse détaillée à la question 1.)

29

Sujet 5, Inde, avril 2013, séries ES, L

L’art pariétal de la grotte de Lascaux

Pendant les vacances scolaires, la famille Martin décide de visiter cette grotte paléolithique située

sur la commune de Montignac en Dordogne. Surnommée la « chapelle Sixtine de l’art pariétal »,

l’âge de ses peintures est estimé entre 18 600 et 18 900 ans. Malheureusement, en arrivant sur

place, les visiteurs s’aperçoivent qu’ils ne pourront accéder qu’au fac-similé : Lascaux II.

� Document 1 : la palette des peintres de Lascaux.

La palette des artistes d’art pariétal est relativement restreinte. Elle associe essentiellement le noir

à l’éventail des couleurs chaudes, brun foncé, rouge et jaune.

Les colorants minéraux utilisés, abondants dans la région de Lascaux, sont principalement l’oxyde

de fer ou de manganèse et le charbon de bois. Ils furent utilisés sans charge, c’est-à-dire sans ajout

de matière favorisant leur dispersion, sinon l’eau qui sert uniquement de liant.

D’après : http ://www.lascaux.culture.fr et http ://www.semitour.com.

� Document 2 : de l’original au fac-similé...

En septembre 1940, quatre adolescents s’intéressent à « un trou de renard » censé ouvrir la voie

d’un souterrain, ils découvrent la grotte de Lascaux. L’importance de la découverte est inouïe, ce

site d’art pariétal est très vite classé au titre des monuments historiques.

En juillet 1948, après de lourds travaux qui détruisent notamment le cône d’éboulis protecteur de

l’entrée de la grotte, celle-ci est ouverte au public.

En 1960, la grotte reçoit 100 000 visiteurs avec des pointes estivales à 1800 personnes par jour.

En mars 1963, après avoir reçu plus d’un million de visiteurs et au vu des nombreuses dégrada-

tions, la grotte est définitivement fermée au public.

En juillet 1983, le fac-similé Lascaux ouvre et reçoit plus de 280000 visiteurs par an.

D’après : http ://www.lascaux.culture.fr.

30


� Document 3 :

� Document 4 : synthèse soustractive.

Questions

À l’aide des documents et de vos connais-

sances, répondre aux questions suivantes :

1 Proposer un terme pouvant judicieusement

remplacer celui qui est souligné dans le docu-

ment 1 en justifiant.

2 Expliquer quelles sont les raisons pour les-

quelles la famille Martin n’a pu visiter que le

fac-similé de la grotte de Lascaux.

3 M. Martin a oublié de changer de lunettes et

pénètre dans la grotte avec des lunettes de soleil

adaptées à sa vue. L’éclairage étant faible, il est

obligé de les enlever et ne peut donc pas profi-

ter du spectacle offert par la salle des taureaux

(document 3).

Expliquer, en justifiant la réponse, quel est le

défaut de vision deM.Martin, en précisant quel

type de verre peut le corriger.

4 Pour garder un souvenir de sa visite, Nico-

las, le fils de la famille Martin se fait photogra-

phier devant l’entrée de la vraie grotte de Las-

caux. Il porte ce jour-là un tee-shirt rouge. Dès

son retour à la maison, il imprime la photo.

À l’aide du document 4, expliquer comment

l’imprimante quadrichromique peut restituer

sur papier la couleur du tee-shirt.

31


Questions

1


Le mot colorant est à remplacer par un autre

terme qui puisse s’appliquer à l’art pariétal


Les notions de colorant et de pigment sont à ex-

pliciter.

Colorant : substance qui colore les objets en

absorbant certaines radiations lumineuses.

Pigment : constitué de très petites particules

dispersées dans le milieu. En peinture, les sub-

stances colorantes sont des pigments en sus-

pension dans un liant, généralement l’eau. Les

pigments peuvent être d’origine ;

– Minérale : ocre rouge (roches contenant des

oxydes de fer III, rouge cinabre extrait d’un

minerai)

– Organique : rouge garance obtenu à partir

des racines d’une herbe, Rubia Tinctotium

dont on extrait une molécule, l’alizarine.

– De synthèse : le rouge vermillon est obtenu

par fusion de soufre et de mercure (formule

HgS)

2


Le fac-similé est la copie conforme de la grotte

de Lascaux.

Vous devez expliquer, en vous aidant du docu-

ment 2 et de vos connaissances pourquoi il a

été nécessaire de fermer la grotte de Lascaux

au public et de construire un fac-similé afin de

préserver l’art pariétal.


Il s’agit d’expliquer que les pigments sont fra-

giles et que leur couleur peut varier en fonction

de différents paramètres :

– pH (acide ou basique) : par exemple, le jus

de chou rouge est violet à pH neutre, il vire

au rouge pour des pH acides et au jaune pour

des pH basique.

– du liant : le permanganate de potassium en

poudre solide est violet tandis qu’il est rose

en solution dans l’eau.

– température : elle modifie le degré d’humi-

dité de la grotte donc peut altérer la couleur

des pigments

– degré d’humidité : par exemple, le chlorure

de cobalt est bleu par temps sec, rose par

temps humide

– lumière : elle atténue les couleurs et pro-

voque le développement des végétaux pho-

tosynthétiques sur les peintures.

3


L’étude du document 3 vous permet de trouver

l’anomalie de vision de Monsieur Martin. Sa

vision sans lunettes est floue. Après avoir ex-

pliqué le défaut de vision, vous précisez quel

type de verre le corrige.


La vision de Mr Martin est floue indiquant que

l’accommodation par l’œil ne se fait pas cor-

rectement.

PP : punctum proximum : point le plus

proche de vision distincte (environ 25 cm pour

un œil sans défaut c’est-à-dire emmétrope)

PR : punctum remotum : point le plus loin de

vision distincte (à l’infini pour un œil emmé-

trope)

Accommodation : c’est la mise au point faite

par l’œil permettant de voir nettement les objets

proches. Elle est réalisée par le cristallin qui se

bombe plus ou moins.

Œil emmétrope : œil sans défaut ou œil nor-

mal.

32


Les différents défauts de l’œil :

– Myopie : l’œil est trop convergent et forme

les images en avant de la rétine. La correc-

tion se fait par une lentille divergente

– Hypermétropie : l’œil n’est pas assez

convergent et les images se forment en ar-

rière de la rétine. La correction se fait par

une lentille convergente

– Presbytie : l’accommodation ne se fait plus


cristallin et il y a une difficulté à voir les ob-

jets de près, à lire. Une lentille convergente

corrige le défaut.

4


La question porte sur la restitution des couleurs

par une imprimante quadrichromique et plus

précisément comment la couleur rouge du tee-

shirt est réalisée à partir des encres disponibles :

cyan, magenta et jaune.


Il s’agit d’expliquer le principe de la syn-

thèse soustractive qui intervient pour les im-

primantes (à ne pas confondre avec la synthèse

additive réalisée par l’œil et le cerveau)

Les encres colorées lorsqu’elles sont éclairées

absorbent certaines radiations lumineuses et

diffusent les radiations non absorbées. Chaque

objet coloré absorbe les radiations de la cou-

leur complémentaire qui peut être repérée sur

le cercle chromatique. Deux couleurs com-

plémentaires sont positionnées de façon symé-

trique par rapport au centre du cercle.

Le document 3 vous indique les couleurs obte-

nues par superposition des couleurs primaires

de la synthèse soustractive.

33


Questions

1 Le mot colorant peut être remplacé par le

terme pigment. Les substances colorantes uti-

lisées en peinture sont des pigments en suspen-

sion dans un liant. Le colorant est une espèce

chimique soluble dans lemilieu qu’il colore. Le

pigment naturel ou de synthèse est par contre

insoluble. Il se présente sous forme de poudre

colorée qui se disperse dans le milieu qu’il co-

lore. Il est souvent utilisé avec de l’eau qui

constitue le liant. Le charbon de bois est d’ori-

gine organique et permet la couleur noir, les

oxydes de fer ou de manganèse sont d’origine

minérale et donnent des couleurs ocre, brun,

noir.

2 La famille Martin n’a pas pu visiter la grotte

d’origine qui a été fermée au public. En effet,

en raison de l’accroissement du nombre de visi-

teurs, les peintures rupestres s’altéraient d’où la

nécessité de construire un fac-similé et de pré-

server le site classé au titre des monuments his-

toriques.

La couleur des pigments dépend des éléments

chimiques qui les constituent. Dans la grotte de

Lascaux, il s’agit de l’oxyde de fer ou de man-

ganèse et le charbon de bois.

La couleur d’un pigment peut être modifiée

lorsque les paramètres de température et de ph

changent. En 1948, le cône d’éboulis qui proté-

geait la grotte est détruit modifiant la tempéra-

ture et le degré d’humidité à l’intérieur de celle-

ci.

De plus, le nombre de visiteurs augmentant

d’années en années (de 100 000 à 1 million), la

température de la grotte tend à augmenter tan-

dis que l’humidité diminue et que le dioxyde de

carbone émis par respiration réduit le ph, alté-

rant les teintes des peintures rupestres. L’éclai-

rage de la grotte peut également être un facteur

de dégradation puisqu’il favorise le dévelop-

pement de végétaux qui réalisent la photosyn-

thèse. (algues, mousses, lichens...)

La préservation des peintures originales a donc

nécessité l’arrêt des visites par un public trop

nombreux.

3 D’après le document 3, Monsieur Martin a

une vision floue des peintures de la salle des

taureaux après avoir ôté ses lunettes. Le punc-

tum proximum (PP) c’est-à-dire la position de

l’objet la plus proche de l’œil pour laquelle

l’image formée sur la rétine est nette et le punc-

tum remotum (PR), position de l’objet la plus

éloignée de l’œil pour laquelle l’image est en-

core nette délimitent la zone de vision dis-

tincte. Chez Monsieur Martin, cette zone est

plus proche de l’œil et plus restreinte.

MonsieurMartin estmyope. L’image de l’objet

se forme en avant de la rétine. Cette anomalie

peut être corrigée par des lentilles divergentes

qui permettent de former l’image de l’objet sur

la rétine.

4 L’imprimante quadrichromique utilise les

quatre couleurs : magenta, jaune, cyan et noir.

Le magenta, le cyan et le jaune sont les trois

couleurs primaires en synthèse soustractive.

Si on superpose ces trois couleurs sur le tra-

jet de la lumière blanche, on supprime la trans-

mission de la lumière et on obtient le noir.

Pour obtenir différentes couleurs, on soustrait à

la lumière blanche les trois couleurs primaires

dans différentes proportions. Nicolas a un tee-

shirt rouge. La superposition d’encre magenta

et jaune permet d’obtenir une couleur rouge

(document 4). On ne laisse alors passer que

la lumière de couleur rouge. L’encre noire est

utilisée pour obtenir les différentes nuances de

gris.

34

Sujet 6, Sujet zéro, septembre 2011, séries ES, L

Problèmes ophtalmologiques

1 L’image ci-dessous représente ce que per-

çoit un individu âgé de 50 ans au moment où,

installé dans son jardin, il s’apprête à consul-

ter un livre. Jusqu’alors sa vision n’avait jamais

présenté de défaut.

Au cours de la consultation, son ophtalmologue

lui explique que son problème est dû à une

(sélectionnez la bonne réponse) :

a) perte de souplesse du cristallin ;

b) détérioration des photorécepteurs rétiniens ;

c) opacification du cristallin ;

d) détérioration du nerf optique.

2 Les cônes (dont il existe trois types) et les

bâtonnets sont des photorécepteurs rétiniens

dont les propriétés déterminent la vision du

monde.

Pour réaliser le graphique ci-dessous, les pho-

torécepteurs ont été exposés à des longueurs

d’ondes différentes. Pour chaque longueur

d’onde, le photorécepteur a été soumis d’abord

à une intensité lumineuse très faible, puis de

plus en plus forte (mesurée en lux). Le gra-

phique représente l’intensité lumineuse mini-

male pour laquelle le photorécepteur réagit.

� Document 1

Intensité minimale de stimulation des

photorécepteurs en fonction de la longueur

d’onde

� Document de référence

Spectre de lumière blanche

D’après cette étude, on peut dire que

(distinguez les propositions vraies des

fausses) :

a) seuls les bâtonnets sont stimulés dans un en-

droit très peu éclairé ;

b) les cônes sont stimulés quelle que soit l’in-

tensité de l’éclairement ;

c) les bâtonnets présentent une sensibilité

maximale dans le bleu et le rouge ;

d) chaque type de cône possède une sensibilité

maximale pour une couleur donnée.

35


3 La photo ci-dessous a été prise au micro-

scope électronique au niveau d’une synapse du

cortex visuel (G X 10000).

En observant cette image, un scientifique

peut en déduire que le message peut passer

(sélectionnez la bonne réponse) :

a) de 1 vers 2 car le neurotransmetteur est pré-

sent dans le neurone 1 ;

b) de 1 vers 2 car le neurotransmetteur est pré-


c) de 2 vers 1 car le neurotransmetteur est pré-


d) de 2 vers 1 car le neurotransmetteur est pré-

sent dans le neurone 2.

4 On a identifié le neurotransmetteur naturel

impliqué dans la communication entre les neu-

rones des voies visuelles. Il s’agit d’une molé-

cule dont le nom est « sérotonine » et que l’on

a représentée ci-dessous, fixée à son récepteur

neuronal.

Par ailleurs, on connait une drogue, le LSD

(« acide »), caractérisée par une puissante ac-

tion hallucinogène. Il provoque des visions ar-

tificielles ou des altérations de la perception vi-

suelle.

Les informations présentées sur ces documents

permettent de penser que l’effet hallucinogène

du LSDprovient de (distinguez les propositions

vraies des fausses) :

a) sa formule chimique identique à celle de la

sérotonine ;

b) sa structure spatiale en partie similaire à celle

de la molécule de sérotonine ;

c) sa possibilité de se substituer à la sérotonine

au niveau de la membrane du neurone aboutis-

sant au cortex visuel ;

d) sa possibilité de traverser la membrane du

neurone aboutissant au cortex visuel.

36


1


Il s’agit de déterminer l’anomalie responsable

de la mauvaise vision chez cette personne âgée

de 50 ans. On vous précise qu’auparavant sa vi-

sion était normale. Il est probable qu’il s’agisse

d’un problème lié à l’âge. La vision de loin de

cette personne est bonne, en revanche elle n’ar-

rive pas à lire son livre.


Le cristallin est une structure de forme bicon-

vexe, située dans le globe oculaire, jouant le

rôle de lentille et permettant l’accommodation.

Avec l’âge, le cristallin est moins souple, il se

déforme moins bien, ce qui ne permet plus de

former correctement l’image sur la rétine. C’est

la presbytie.

Les photorécepteurs correspondent aux cônes

et aux bâtonnets situés dans la rétine. Leur dé-

térioration provoquerait des troubles plus im-

portants que celui de l’individu, avec des pro-

blèmes de vision de près et de loin, de percep-

tion des intensités lumineuses et des couleurs.

L’opacification du cristallin est lié à son

vieillissement : progressivement la lumière ne

peut plus le traverser. La personne voit de

moins en moins bien et peut devenir aveugle.

On parle de cataracte. Une opération consis-

tant à remplacer le cristallin par une prothèse

permet de rétablir une vision correcte.

La détérioration du nerf optique provoque des

troubles visuels localisés dans une partie du

champ de vision. Dans le cas du glaucome,

c’est un excès de pression à l’intérieur de l’œil

qui est responsable de la dégénérescence pro-

gressive du nerf optique.

2


Avec cette question, on cherche à évaluer vos

connaissances sur les cônes et les bâtonnets,

les deux photorécepteurs de la rétine qui n’ont

pas les mêmes fonctions. Pour vous aider à ré-

pondre, vous avez par ailleurs un graphique qui

vous précise la sensibilité de chaque photoré-

cepteur à l’intensité lumineuse et à la longueur

d’onde.


Les cônes : il en existe trois types, renfermant

chacun un pigment différent (opsine S, M et L).

Ils réagissent à des intensités lumineuses fortes

et permettent la perception des couleurs. Ils

perçoivent les longueurs d’onde des couleurs

vert, bleu et rouge. (Opsine S, bleue : maximum

d’absorption à 450 nm ; opsine M, verte : 530

nm ; opsine rouge, L : 560 nm environ.)

Les bâtonnets : ils possèdent un seul type de

pigment différent de ceux des cônes, la rhodop-

sine, avec un maximum d’absorption à 497 nm

environ. Ils réagissent à une intensité lumi-

neuse faible.

3


Cette question fait appel à vos connaissances

concernant le fonctionnement de la synapse

et vous devez être capable de repérer sur une

photo en microscopie électronique les vési-

cules synaptiques qui contiennent le neuro-

transmetteur. Ces vésicules se situent dans le

neurone pré-synaptique.


Les vésicules synaptiques se présentent sous

la forme de petits ronds sur la photo en mi-

croscopie électronique et sont présentes dans le

neurone présynaptique (neurone 1). Lorsque le

message nerveux arrive à l’extrémité du neu-

rone présynaptique, les vésicules se déplacent

vers la fente synaptique et déverse par exo-

cytose le neurotransmetteur. Celui-ci se fixe

sur les récepteurs post-synaptiques (neurone 2),

37


ce qui fait naître un message nerveux post-

synaptique.

4


Le LSD est une drogue qui provoque des alté-

rations de la perception visuelle. Il agit sur les

neurones des voies visuelles, notamment au ni-

veau des synapses, dont le neurotransmetteur

est la sérotonine. On vous propose un docu-

ment qui présente les modèles moléculaires des

deux molécules, la sérotonine et le LSD, avec

le positionnement du récepteur spécifique de la

sérotonine. Vous devez choisir parmi les pro-

positions le mode d’action du LSD qui est en

cohérence avec le document.



Le document nous montre que les deux mo-

lécules ne sont pas identiques mais présentent

une partie similaire : celle qui correspond au

site de fixation sur le récepteur.

Le LSD, qui prend la place de la sérotonine sur

le récepteur, modifie le fonctionnement de la

synapse et la transmission des messages ner-

veux, d’où les hallucinations.

38


1 a) perte de souplesse du cristallin

L’individu âgé de 50 ans présente un défaut de

vision. La vision de près est floue, la personne

ne peut pas lire son livre, tandis que la vision

de loin est intacte (les arbustes en arrière-plan

sont nets). Cette personne présente les troubles

caractéristiques de la presbytie, due à une perte

de souplesse du cristallin liée à l’âge, d’où un

défaut d’accommodation.

2 a) vrai

Seuls les bâtonnets sont stimulés dans un en-

droit peu éclairé. Ceci est visible sur le gra-

phique où la stimulation des bâtonnets est réa-

lisée par une faible intensité lumineuse (1 lux),

tandis que les cônes sont stimulés pour des va-

leurs beaucoup plus élevées (1 000 lux).

b) faux

Les cônes sont stimulés par des fortes intensi-

tés d’éclairement, 1 000 lux : en dessous, il n’y

a pas de stimulation.

c) faux

Les bâtonnets présentent une intensité mini-

male de stimulation vers 500 nm dans le cyan

entre le vert et le bleu. Ils ne permettent pas de

distinguer les couleurs.

d) vrai

Il existe trois types de cônes pour lesquels l’in-

tensité minimale de stimulation correspond à

trois longueurs d’ondes différentes, aux envi-

rons de 450 nm, 540 nm et 575 nm, correspon-

dant chacune à une couleur : le bleu, le vert et

le rouge. Ceci est bien visible sur le graphique

où nous observons trois courbes.

3 a) De 1 vers 2 car le neurotransmetteur est

présent dans le neurone 1.

En effet le neurotransmetteur est présent dans

les vésicules synaptiques du neurone présynap-

tique. Il se déverse dans l’espace synaptique et,

par fixation sur les récepteurs post-synaptiques,

le neurone 2 est stimulé.

4 a) faux

La formule chimique d’une molécule de LSD

n’est pas exactement identique à celle de la sé-

rotonine.

b) vrai

Les deux molécules présentent une partie simi-

laire.

c) vrai

La molécule de LSD présente une partie spa-

tiale similaire à la partie de la molécule de sé-

rotonine, qui se fixe sur le récepteur spécifique.

Ce qui suggère que la molécule de LSD peut

également se fixer sur le récepteur.

d) faux

Le LSD se fixe sur le récepteur de la molécule

de sérotoninemais aucun document présenté ne

laisse penser que la molécule de LSD traverse

la membrane du neurone.

39


Le mélange optique

Monsieur Dupont, professeur d’arts plastiques à la retraite, emmène ses petits-enfants, Benjamin

et Julie, visiter le musée d’Orsay.

� Document 1 : De l’impressionnisme au pointillisme

Dans les années 1880, le mouvement impressionniste se détache d’une observation subjective et

gagne peu à peu en rigueur. L’étude de la lumière et de la couleur se théorise avec l’appui de

travaux scientifiques. En effet, les impressionnistes s’inspirent des découvertes scientifiques sur

les lois optiques : la lumière, la couleur, la vision s’unissent dans un savant mélange. Les peintres

changent alors leur façon de représenter les couleurs, il ne s’agit plus de procéder au mélange sur

la palette, mais directement sur la toile. Le « mélange optique » désigne le processus par lequel

l’œil du spectateur effectue le mélange des couleurs. Des touches de couleur pure sont appliquées

directement au sein de la composition, et dans leur juxtaposition, permettent à l’œil de procéder

au mélange des couleurs.

L’« impressionnisme » va glisser vers une démarche scientifique rigoureuse, à travers le « poin-

tillisme ». Avec les recherches des physiciens, sera alors poussée à l’extrême l’analyse du mélange

optique des couleurs et de la lumière, glissant vers des compositions picturales surprenantes et éla-

borées mais froidement calculées.

Source : http ://www.suite101.fr/content/lumiere-sur-le-courant-impressionniste-a6633.

40


� Document 2

Perception de quelques tableaux par Benjamin et monsieur Dupont

41


� Document 3

Questions

1 À partir des informations extraites du document 1 et des vos connaissances, expliquez ce qu’est

le « mélange optique » des artistes pointillistes.

2 Lors de la réalisation du catalogue du musée d’Orsay, l’imprimeur doit restituer sur papier et

le plus fidèlement possible les différentes couleurs d’un tableau. En vous aidant du document 3,

expliquez comment l’imprimeur peut restituer, sur papier, la couleur verte.

3 Document 2 : Benjamin se propose de prêter ses lunettes à son grand-père afin de lire le cata-

logue du musée. Que pensez-vous de cette idée ?

4 Julie assiste à l’échange entre son frère et son grand-père. Elle a étudié les différents types de

lentilles en classe et se propose d’expliquer à son frère comment les différencier. En utilisant vos

connaissances, détaillez deux méthodes de différenciation que Julie pourrait présenter.

42


Questions

1


Le pointillisme est une technique utilisée par

les peintres à la fin duXIXe siècle. Elle consiste

à faire de petites touches de couleurs à partir

des couleurs primaires : le rouge, le bleu et le

vert. Vous devez expliquer comment l’œil va

réussir à reconstituer toute une palette de cou-

leur en observant la juxtaposition de ces petites

tâches. Il s’agit ici de la synthèse additive de

la lumière.


La synthèse additive des couleurs repose sur

le fait que l’on peut obtenir toutes les nuances

de couleurs en jouant sur les proportions des

différents couleurs primaires.

Le terme de mélange optique signifie que le

mélange des couleurs est réalisé par l’œil et non

pas sur la palette du peintre.

2


Nous sommesmaintenant dans le cas d’une im-

pression papier qui met en jeu la superposi-

tion d’encres de couleurs différentes. Les im-

primantes utilisent des encres de couleurs cyan,

magenta et jaune pour réstituer toutes les cou-

leurs (et également une encre noire afin de réa-

liser des nuances de gris moins coûteuse).

Vous devez expliquer comment l’imprimeur va

obtenir la couleur verte à partir des différentes

encres. C’est le procédé de la synthèse sous-

tractive. Le document 3 vous permet de ré-

pondre à la question.


Chaque encre, lorsqu’elle est éclairée en lu-

mière blanche, va absorber une partie de la lu-

mière et en diffuser une autre partie.

L’encre jaune absorbe la lumière bleue (cou-

leur complémentaire) et diffuse le rouge et le

vert.

Le cyan absorbe le rouge et diffuse le vert et

bleue.

Le mélange des deux encres, jaune et cyan ab-

sorbe les lumières bleue et rouge, faisant appa-

raître le vert !

3


Vous devez déterminer quelles sont les anoma-

lies de vision de Benjamin et de son grand-père

à partir de l’analyse du document 2 et préciser

si les lunettes de Benjamin peuvent corriger le

défaut de vision du grand-père.


Unemauvaise vision de loin oriente le diagnos-

tic vers une myopie

Une mauvaise vision de près oriente le diag-

nostic vers une hypermétropie pour les per-

sonnes jeunes, ou vers une presbytie pour les

personnes à partir de 50 ans.

Hypermétropie : les images se forment en

arrière de la rétine car l’œil n’est pas assez

convergent. La correction se fait par une len-

tille convergente.

Myopie : les images se forment en avant de la

rétine car l’œil est trop convergent. La correc-

tion se fait par une lentille divergente.

Presbytie : l’accommodation ne se fait plus


cristallin. Il y a une difficulté à lire et à voir les

objets de près. Une lentille convergente corrige

le défaut.

4


Il s’agit d’expliquer comment on peut distin-

guer les deux types de lentilles convergentes et

divergentes lorsqu’on les a dans les mains.

43



Les deux types de lentilles sont reconnaissables

par leur aspect et par leur effet sur la vision des

objets.

Lentille convergente : bord mince, centre

épais et effet de zoom (grossissement) lorsque

l’on regarde un objet à travers.

Lentille divergente : bord épais, centre mince,

effet réducteur (diminution de taille) lorsque

l’on regarde un objet à travers.

44


1 Les tableaux des artistes pointillistes sont

composés de nombreuses petites touches ou

pointes de couleurs. L’artiste n’a pas fait le mé-

lange des couleurs sur la palette mais c’est l’œil

qui, placé à une certaine distance, réalise le mé-

lange des couleurs. En effet, l’œil est composé

de cellules photoréceptrices : les cônes et les

bâtonnets. Ce sont les cônes qui permettent de

distinguer les couleurs. Il existe trois types de

cônes sensibles à des longueurs d’ondes diffé-

rentes, correspondant au rouge, au vert et au

bleu (les trois couleurs primaires). C’est la syn-

thèse additive des couleurs primaires qui per-

met le mélange des couleurs. En additionnant

dans des proportions diverses les trois couleurs

primaires, on obtient toutes les couleurs. Ainsi

le bleu et le rouge donnent le magenta, le vert

et le bleu donnent le cyan et le vert et rouge

donnent le jaune.

Dans le cas du pointillisme, on parle de mé-

lange optique, puisque c’est l’œil qui réalise le

mélange des couleurs primaires.

2 Pour restituer sur papier le plus fidèlement

possible les couleurs du tableau, l’imprimeur

utilise des encres jaunes, magenta, cyan et noir.

Une lumière blanche réfléchit toutes les cou-

leurs et correspond à la superposition des lu-

mières bleue, verte et rouge.

Si on superpose à la lumière blanche les trois

couleurs cyan, magenta et jaune, on obtient

du noir, supprimant toute la lumière transmise.

Pour obtenir toutes les couleurs, on doit sous-

traire à la lumière blanche dans diverses pro-

portions les trois couleurs primaires (cyan, ma-

genta et jaune) : on parle de synthèse soustrac-

tive.

Chaque encre absorbe une partie du spectre lu-

mineux, notamment la couleur qui lui est com-

plémentaire. Le cyan absorbe le rouge, le jaune

absorbe le bleu, le magenta absorbe le vert (do-

cument 3).

Le vert s’obtient donc par soustraction du cyan

et du jaune. La superposition d’encre cyan et

d’encre jaune permettra donc d’obtenir du vert

par absorption des lumières complémentaires.

L’œil perçoit la lumière verte qui est alors dif-

fusée.

3 Benjamin se propose de prêter ses lunettes

à son grand-père qui n’arrive pas à lire le cata-

logue de l’exposition.

Les lunettes de Benjamin seront efficaces à

son grand-père s’ils présentent tous les deux le

même type de troubles de la vision. Est-ce le

cas ?

M. Dupont voit correctement le tableau, sa vi-

sion de loin est correcte, mais il est incapable

de lire le texte du catalogue : sa vision de près

est altérée. Compte tenu de son âge, M. Dupont

est presbyte. En revanche, Benjamin a besoin

de lunettes pour voir correctement le tableau de

loin, mais de près il voit correctement sans lu-

nettes : il est donc myope.

Ainsi les lunettes de Benjamin ne seront d’au-

cun secours à son grand-père, puisqu’elles per-

mettent une vision de loin et sont constituées

de verres divergents.

Ce sont des lunettes à verres convergents qui

permettent la correction de la presbytie.

4 On peut distinguer facilement les lentilles

convergentes des lentilles divergentes grâce à

plusieurs méthodes :

– au toucher, par leur forme : les lentilles

convergentes ont des bords minces, contrai-

rement aux lentilles divergentes qui ont des

bords épais par rapport au centre de la len-

tille ;

– par l’effet de la lentille sur le trajet des

rayons lumineux : des rayons incidents pa-

rallèles à l’axe optique (axe de symétrie de la

lentille) de la lentille convergente émergent

en convergeant vers un point particulier ap-

45


pelé foyer principal image (F’), tandis qu’ils

divergent dans le cas d’une lentille diver-

gente ;

– si on regarde un texte à travers une len-

tille convergente, il s’agrandit (zoom), tan-

dis qu’il diminue de taille avec une lentille

divergente.

46


La Joconde

Au musée du Louvre à Paris, des millions de visiteurs se pressent chaque année pour voir la

Joconde. Le plus célèbre tableau dumonde peint entre 1503 et 1506 par Léonard deVinci a traversé

pas moins de cinq siècles sans être protégé mais aujourd’hui il est derrière une épaisse vitre de

verre.

Vous et monsieur X assistez à une visite guidée au Musée du Louvre pour admirer le visage de la

Joconde.

Lorsque monsieur X s’approche du tableau, il est doublement déçu : d’une part, il trouve stupide

d’enfermer un tel chef-d’œuvre derrière une vitre et, d’autre part, il n’arrive pas avoir une vision

d’ensemble du tableau. Il ne cesse de se plaindre auprès du guide et perturbe la bonne ambiance

de la visite.

� Document 1 : Évolution du champ visuel chez monsieur X

Les images ci-dessous représentent la Joconde vue par la majorité des visiteurs du Louvre et ce

même tableau vu par monsieur X.

Source : www.myscience.ch

47


� Document 2 : Une nécessaire protection du tableau

La conservation des tableaux est particulièrement exigeante, car la structure complexe des sur-

faces des peintures est souvent réduite à une couche très mince et extrêmement fragile, qu’il s’agit

d’analyser et de préserver. Le support, ou le fond d’un tableau, possède fréquemment des proprié-

tés physiques tout à fait différentes de la couche de peinture.

L’image mythique de la Joconde a été peinte sur un mince panneau de bois de peuplier selon une

technique maîtrisée par l’artiste, dite « sfumato ». Le motif a été dessiné sur plusieurs couches

d’enduit avant que ne soit entrepris le travail à l’huile, additionnée d’essence très diluée. Pour

affiner le modèle de ce visage au sourire énigmatique et pour jouer avec les subtils effets de

lumière sur le teint diaphane de Mona Lisa, modèle présumé du chef-d’œuvre, le peintre a dû

superposer d’innombrables couches de couleurs transparentes.

� Document 3

Répartition des photorécepteurs rétiniens de l’œil humain

Remarque : les photorécepteurs sont de deux types : cônes et bâtonnets. L’excentricité

correspond à l’éloignement d’un point donné de la rétine par rapport au centre de celle-ci, repéré

par 0 sur le graphe. Plus on s’éloigne du centre de la rétine et plus l’excentricité augmente.

48


Commentaire argumenté

À l’aide des documents et de vos connaissances, développez l’argumentaire du guide pour

convaincre monsieur X de l’utilité de cette mesure de préservation de l’œuvre, et du fait que

sa perception incomplète pourrait résulter d’un problème au niveau de sa rétine.

49




Ce sujet aborde deux problématiques : la

conservation des tableaux anciens et un défaut

de vision du visiteur.

Le document 2 vous permet de comprendre

comment le tableau a été réalisé et d’expliquer

sa fragilité.

Les documents 1 et 3 concernent l’anomalie de

vision du visiteur qui ne perçoit pas la périphé-

rie du tableau. Ceci est à mettre en lien avec

la répartition des cônes et des bâtonnets sur la

rétine.


Différents paramètres peuvent altérer les pig-

ments des peinture et modifier les couleurs : la

température, la luminosité, le pH, l’hygromé-

trie. Les différentes couches de peintures parti-

cipent à la couleur définitive par synthèse sous-

tractive et si une couche est abîmée la couleur

sera modifiée.

Il est à noter également que les pigments na-

turels utilisés par le peintre Léonard de Vinci

à l’époque sont beaucoup moins stables que les

pigments de synthèse qui seront utilisés au xixe

siècle. La vitre permet d’éviter que les couches

de peintures se décollent ou s’altèrent.

La répartition des cônes et des bâtonnets n’est

pas régulière du centre à la périphérie de la ré-

tine.

Cellules photoréceptrices : cônes et bâton-

nets.

Axe optique ou fovéa : il est situé au centre de

la rétine.

Point aveugle : point de la rétine dépourvu de

cellules photoréceptrices, puisque c’est le point

de départ du nerf optique.

Les troubles visuels de Monsieur X peuvent

être liés à un glaucome. En effet, un excès de

pression dans l’œil peut altérer la rétine et le

nerf optique. Il vous est possible dans votre ex-

posé d’émettre cette hypothèse bien que vous

n’ayez pas de précision supplémentaire.

äProcéder par étapes

Étape 1 :

Lire attentivement les documents et noter ou

surligner les informations importantes.

Étape 2 :

Indiquer au brouillon la trame de votre ré-

ponse :

L’introduction expose la problématique : la

vitre est indispensable à la protection du ta-

bleau (œuvre célèbre, patrimoine de l’huma-

nité) dont les couches de peintures sont très fra-

giles. Monsieur X semble par ailleurs avoir un

problème de vision.

Le développement :

– Les caractéristiques du tableau et sa protec-

tion : la technique utilisée par Leonard de

Vinci (document 2) ; la notion de synthèse

soustractive ; les paramètres qui peuvent al-

térer la peinture ; le rôle de la vitre.

– Le trouble de la vision de Monsieur X : vi-

sion périphérique altérée (document 1), ré-

partition des photorécepteurs (document 3),

hypothèse : altération de la périphérie de la

rétine (Glaucome ?)

Conclusion : La vitre, indispensable à la pro-

tection de l’œuvre, n’est pas responsable des

problèmes de vision de Monsieur X, qui doit

consulter un ophtalmologue.

Étape 3 :

Rédiger en vous mettant à la place du guide. Il

doit rester calme, malgré l’attitude déplacée du

visiteur et doit argumenter clairement ses ex-

plications. Vous pouvez vous adresser directe-

ment à la personne concernée.

50



Monsieur,

Ne vous énervez pas ! Je comprends votre surprise.

Vous trouvez stupide d’enfermer le chef-d’œuvre de La Joconde derrière une vitre mais cela est

indispensable pour la bonne conservation du tableau. En effet celui-ci a cinq siècles, il a été peint

par Léonard de Vinci entre 1503 et 1506, il faut donc le protéger afin que les générations futures

puissent encore l’admirer.

La vitre ne doit aucunement altérer son observation mais permettre de conserver la fine couche de

peinture très fragile.

Je vais vous expliquer comment a été réalisé le tableau et vous allez vite comprendre que des

mesures de conservation s’imposent, afin d’éviter une détérioration irréversible.

La Joconde a été peinte sur un mince panneau de bois de peuplier selon une technique appelée

« sfumato ». Plusieurs couches d’enduits ont été déposées, tout d’abord sur le support, puis le

motif a été dessiné. C’est ensuite que l’artiste a réalisé un travail à l’huile. Le peintre a superposé

de nombreuses couches de peinture presque transparentes afin de donner au visage toute sa beauté,

sa finesse, son expression, son intensité... Il y a donc une fine épaisseur de peinture, très fragile,

qu’il faut protéger des pollutions de l’atmosphère liées à la présence des nombreux visiteurs. La

température, la lumière et l’hygrométrie sont également très importantes pour la préservation des

couleurs et des propriétés de ces couches de peinture.

Vous me dites que vous n’arrivez pas à avoir une vision d’ensemble du tableau, notamment la

périphérie du tableau et que votre vision se résume à un cercle central.

Cela est tout à fait surprenant. La vitre n’altère en rien l’observation du tableau. Votre problème de

vue ne serait-il pas lié plutôt à une anomalie de votre œil ? En effet, la rétine humaine possède des

cellules photoréceptrices de deux types : les cônes et les bâtonnets. Les cellules photoréceptrices

perçoivent le message lumineux et transmettent le message, par l’intermédiaire du nerf optique,

aux aires visuelles situées dans le cortex visuel. La densité des photorécepteurs varie en fonction

de l’éloignement par rapport au centre de la rétine. Les cônes sont situés au centre de celle-ci,

tandis que les bâtonnets, absents dans l’axe, se répartissent de part et d’autre avec une densité

maximale vers 20° d’excentricité. Il y a également un point aveugle dépourvu de photorécepteurs

au niveau du départ du nerf optique.

Au-delà de 20° d’excentricité, la densité des bâtonnets diminue progressivement. Il se peut que

la périphérie de votre rétine présente une altération de bâtonnets, ce qui expliquerait votre vision

incomplète du tableau.

Je vous conseillerais de consulter un spécialiste pour un contrôle.

51

Sujet 9, Sujet national, juin 2013, séries ES, L

Les avantages de l’eau du robinet

� Document 1 : la qualité de l’eau du robinet

Le consommateur d’eau en bouteille est surtout influencé par la perception qu’il a de la qualité

de l’eau du robinet. Des enquêtes spécifiques montrent que, dans certaines régions, 46 % des

consommateurs préfèrent l’eau en bouteille dont 22,6% du fait de la pollution (craintes de produits

toxiques et de risques pour la santé).

Source : d’après la revue du BRGM, mars 2007 (BRGM : bureau de recherches géologiques et minières.

L’eau du robinet est le produit alimentaire le plus surveillé. Elle est soumise à de multiples ana-

lyses, depuis son origine jusqu’au robinet, et à des contrôles quotidiens. [...] Les résultats de ces

mesures [...] permettent de garantir que l’eau produite est conforme aux normes sanitaires. Dans de

très rares cas, donnant lieu à des informations locales officielles (pollution des nappes dans certains

secteurs après de fortes pluies, par exemple), l’eau du robinet n’est plus propre à la consommation.

L’odeur d’eau de Javel qui se dégage parfois de l’eau du robinet est due au chlore ajouté à l’eau. Le

chlore est utilisé pour garantir la totale qualité bactériologique de l’eau durant son transport dans

les canalisations jusqu’à votre robinet. Il contribue aussi à la sécurité de votre eau, car il réagit

avec la plupart des polluants.

Il faut enfin savoir que l’eau distribuée ne contient que très peu de plomb (5 microgrammes/L est

un chiffre courant). Par contre, si l’eau a stagné dans les tuyaux (par exemple l’eau utilisée en début

de journée), elle a pu se charger un peu en plomb si les canalisations (branchement d’immeuble,

tuyauteries du bâtiment) sont encore en plomb.

Voici quelques petites astuces :

- avant de consommer l’eau, laissez-la couler quelques instants,

- remplissez la carafe d’eau un peu avant de passer à table,

- placez votre carafe d’eau au réfrigérateur. Fraîche, et ayant perdu son goût de chlore, elle sera

appréciée.

Attention : eau en bouteille une fois ouverte ou eau du robinet, ne doivent pas être consommées

après un ou deux jours, car elles sont progressivement contaminées par les bactéries présentes

dans notre environnement quotidien.

Source : d’après www.ecologie.gouv.fr.

52


� Document 2 : le prix de l’eau.

Lorsque vous achetez une bouteille d’eau, ce n’est pas le liquide que vous payez le plus cher mais

l’emballage qui finira à la poubelle (coût du liquide : 20 % ; coût de l’emballage : 80 %).

Source : www.ecologie.gouv.fr.

Comparaison du prix moyen de l’eau selon les associations rassemblées au sein de la Maison de

la Consommation et de l’Environnement :

Eau du robinet Eau minérale en bouteille

Prix moyen *

(en euros/an/personne)

1,87 240

* Pour 1,5 L de boisson par jour

Source : d’après le site du journal hebdomadaire L’Express www.lexpress.fr.

� Document 3 : eau en bouteille et environnement.

L’eau en bouteille, en plus de son prix élevé, engendre un coût énergétique important. En effet, le

plastique utilisé dans sa fabrication, le polyéthylène téréphtalate (PET), un dérivé du pétrole brut,

nécessite plusieurs millions de litres de pétrole par an. En effet, il faut près de 2 kg de pétrole brut

pour fabriquer 1 kg de PET.

L’industrie de l’eau en bouteille génère chaque année plusieurs milliers de tonnes de déchets. Une

eau qui parcourt en moyenne 300 km, de l’embouteillage au recyclage. Un recyclage dont les

méthodes sont de plus en plus souvent pointées du doigt. En effet, dans certains pays, faute de

structures adaptées ou à cause de coûts trop élevés, les bouteilles vides en plastique sont parfois

exportées pour être traitées dans d’autres pays comme la Chine.

L’eau du robinet, qui ne requiert aucun emballage, donc pas de pétrole, permettrait d’économiser

environ 10 kg de déchets par an et par personne par rapport à l’eau embouteillée.

Source : d’après le site du journal hebdomadaire L’Express www.lexpress.fr.


Vous êtes membre du club « développement durable » de votre lycée et vous découvrez une cam-

pagne publicitaire vantant la consommation de l’eau en bouteille.

Rédiger un article à paraître dans le journal du lycée présentant les avantages de l’eau du robinet

par rapport à l’eau en bouteille auprès de vos camarades.

Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et sur vos connais-

sances (qui intègrent, entre autres, les connaissances acquises dans les différents champs discipli-

naires).

53




Les documents vous apportent de nombreuses

données sur la surveillance de l’eau du robi-

net, la comparaison du prix de l’eau et l’im-

pact des bouteilles plastiques sur l’environne-

ment. Il s’agit de développer votre argumenta-

tion dans un article du journal du lycée afin de

remettre en cause des perceptions non fondées

et de convaincre vos lecteurs des avantages de

l’eau du robinet. Par ailleurs vous êtes très sen-

sible au développement durable puisque vous

êtes membre d’un club et vous souhaitez sensi-

biliser les lycéens à cette approche.


Voici quelques notions qui peuvent vous être

utiles :

Potabilité : ensemble de critères qui permettent

de définir une eau propre à la consomma-

tion (température, pH, composition chimique et

qualité microbiologique).

Eaux de source : eau d’origine souterraine.

Eaux minérales : eau d’origine souterraine

ayant des vertus thérapeutiques reconnues.

Eau du robinet : eau délivrée par les services

des eaux dans les habitations.

Ressources énergétiques non renouvelables :

elles ont des durées d’exploitation plus faibles

que leur durée de reconstitution.

Empreinte écologique : c’est une estimation

de la surface nécessaire à une population pour

répondre à sa consommation de ressources et à

ses besoins d’absorption des déchets. Elle per-

met de mesurer la pression qu’exerce l’homme

sur la nature.

Développement durable : « Le développe-

ment durable est un développement qui répond

aux besoins du présent sans compromettre la

possibilité, pour les générations à venir, à pou-

voir répondre à leurs propres besoins » (défi-

nition de la commission Brundtland de l’ONU,

1987).


Étape 1 :

Lire chaque document attentivement et noter

ou surligner les éléments importants

Étape 2 :

Faire un plan détaillé au brouillon de votre ar-

gumentation

Proposition de plan :

L’introduction qui présente la problématique

(des publicités encourageant à la consomma-

tion d’eau en bouteille. L’eau du robinet est-

elle moins fiable que l’eau en bouteille pour

la santé par rapport à l’eau en bouteille ? Que

choisir ? Quels sont les avantages de l’eau du

robinet pour la santé, l’environnement ?)

Le développement :

– Une partie sur les qualités de l’eau du ro-

binet (physico-chimiques, bactériologiques,

gustative...) définition de la potabilité. Les

nombreuses analyses.

– Une partie sur les avantages de l’eau du ro-

binet du point de vue économique et éco-

logique (notion de développement durable).

(N’oubliez pas de citer des valeurs chif-

frées.)

La conclusion : c’est l’aboutissement de votre

argumentation qui vous permet d’inciter votre

lecteur à boire l’eau du robinet.

Étape 3 :

Chercher un titre « accrocheur » à votre article

et éventuellement des titres aux différents pa-

ragraphes de votre article. Laissez libre cours à

votre imagination !

Étape 4 :

Rédiger en suivant la trame de votre brouillon.

54


« Eau du robinet, eau en bouteille : que choisir, qui croire ? »

Chers lycéennes et lycéens,

Je m’adresse à vous tous aujourd’hui parce que j’ai découvert récemment une campagne publici-

taire incitant la consommation d’eau en bouteille, d’unemarque que je ne citerai pas, qui indiquait :

« Buvez l’eau de bouteille X,

Une garantie de qualité,

Une garantie pour votre santé »

L’eau du robinet n’est-elle pas sûre ? Serait-elle même une menace pour notre santé ?

Je fais partie d’un club « développement durable » et pour vous, je suis allée chercher un certain

nombre d’informations fiables, afin que chacun puisse choisir son eau de boisson en connaissance

de cause, s’interroger sur la qualité de l’eau, mais aussi sur l’impact sur l’environnement de la

fabrication de bouteille. Voici les données :

L’eau du robinet : une qualité moindre que l’eau en bouteille ?

Le choix de notre eau de boisson est influencé par notre perception de la qualité de l’eau. Ainsi une

enquête tirée de la revue du BRGM de mars 2007 a montré que 46% des consommateurs préfèrent

l’eau en bouteille, dont 22,6% en raison de la peur de pollutions de l’eau par des produits toxiques,

qui entraîneraient des risques importants pour la santé.

Cette perception est-elle justifiée ou résulte-t-elle des campagnes publicitaires de l’industrie de

l’eau en bouteille ?

Qualités physico-chimiques et bactériologiques de l’eau du robinet

L’eau du robinet est soumise à des normes très précises de potabilité qui comprend une cinquan-

taine de critères, dont certains relatifs à la santé publique : concentrations en ions, absence de

germes pathogènes (bactéries par exemple), et d’autres en lien avec le bien-être du consomma-

teur : eau inodore, incolore, goût.

Dans un article du site du ministère de l’Écologie, du Développement durable et de l’Énergie, on

précise : « L’eau du robinet est le produit alimentaire le plus surveillé... ». En effet, elle est soumise

à des analyses quotidiennes permettant de garantir la qualité de l’eau. Les résultats d’analyses sont

publiés et si un problème survient, par exemple une pollution temporaire après de fortes pluies, la

population est informée et invitée à suspendre momentanément sa consommation. Ainsi certains

régions, telle que le Bretagne où une pollution par les nitrates est avérée dans les secteurs de fort

élevage porcin et de culture intensive, la population sait qu’elle ne doit pas utiliser l’eau du robinet

comme eau de boisson. Il est vrai que les nitrates absorbés à fortes doses ont des effets sur la santé :

cancers, malformations fœtales.

L’eau de robinet est une eau traitée par du chlore afin de garantir l’absence de contamination

bactérienne lors du prélèvement puis lors du transport dans les canalisations jusqu’au robinet. Il

permet également de neutraliser un certains nombre de polluants. Le plomb ne doit pas dépasser

10 µg/L et les nitrates 50 mg/L.

55


L’intoxication aiguë au plomb est très rare. Elle provoque des douleurs abdominales, des diarrhées,

des vomissements et les symptômes disparaissent en général après 24 h. Elle résulte très souvent

de la stagnation de l’eau dans des canalisations anciennes encore en plomb. L’eau distribuée ne

contient que très peu de plomb (5 µg/L). Le saturnisme, résultat d’une intoxication chronique,

était lié à de mauvaises canalisations en plomb.

Il est recommandé de laisser couler l’eau quelques instants avant de la consommer.

Qualité gustative

L’eau du robinet peut avoir un léger goût de chlore du fait du traitement. Il suffit de placer une

carafe d’eau au réfrigérateur pour qu’elle perde ce goût.

Conservation

Pour conserver les qualités bactériologiques de l’eau du robinet, il ne faut pas consommer de

l’eau qui serait restée dans une carafe après un ou deux jours puisqu’elle sera contaminée par des

bactéries.

Ainsi l’eau du robinet est beaucoup plus contrôlée que l’eau en bouteille. Elle présente toutes les

garanties de potabilité.

Qu’en est-il maintenant de l’impact financier des consommateurs et de l’impact sur l’environne-

ment de l’utilisation de l’eau du robinet ou de l’eau en bouteille ?

Utiliser l’eau du robinet, c’est une démarche de développement durable

L’eau du robinet, un avantage pour votre porte-monnaie

D’après les données du site www.ecologie.gouv.fr, lorsque l’on achète de l’eau en bouteille 80 %

du prix concerne l’emballage et seulement 20 % l’eau elle-même. Une étude publiée sur le site

du journal hebdomadaire l’Express précise que le prix moyen de l’eau du robinet est de 1,87 eu-

ros/ an/ personne contre 240 euros/ an/ personne pour l’eau en bouteille sur un base de 1,5 L. d’eau

de boisson par jour. La différence est considérable ! Ainsi boire l’eau du robinet vous permet de

faire de sacrés économies ! Utilisables à autre chose...

Mais quel est le coût énergétique de fabrication et de recyclage des bouteilles ?

L’eau du robinet, c’est préserver l’environnement

Dans un article sur le site du journal hebdomadaire L’Express, une étude précise qu’il faut 2 kg

de pétrole pour fabriquer 1 kg de PET (polyéthylène téréphtalate). Ainsi des millions de litres de

pétrole sont nécessaires chaque année pour fabriquer des bouteilles plastiques.

À cela s’ajoute le transport des bouteilles (en moyenne 300 km sur tout le parcours), puis le recy-

clage, dont les méthodes ne sont pas toujours adaptées. Certains pays exportent les bouteilles vides

vers la chine où elles sont traitées. Le coût énergétique devient alors irraisonnable par rapport au

produit !

56


On a calculé que l’utilisation de l’eau du robinet comme eau de boisson permet d’économiser

environ 10 kg de déchets par an et par personne, par rapport à l’eau en bouteille.

Ainsi, la consommation de l’eau du robinet permet de préserver l’environnement en limitant la

consommation de pétrole (qui est une ressource non renouvelable), de limiter les pollutions liées

au transport et au recyclage, si ce dernier est mal adapté. L’empreinte écologique est donc réduite,

ce qui préserve les besoins des générations futures, vos futurs enfants et petits-enfants...

Vous avez maintenant des données fiables qui vous montrent que la consommation de l’eau du

robinet présente de nombreux avantages par rapport à l’eau en bouteille et cette démarche s’inscrit

dans la logique du développement durable qui vise à satisfaire les besoins des populations actuelles

sans compromettre ceux des générations à venir.

Mon slogan est :

« Buvez l’eau du robinet,

Une garantie pour votre santé,

Un milieu préservé,

Une responsabilité partagée,

Un avenir respectueux envisagé »

57


La rizipisciculture

La rizipisciculture est une association de la culture du riz et de l’élevage de poissons très utilisée

en Asie et dans certains pays d’Afrique.

� Des poissons dans les rizières

Enclavée, soumise à des afflux de réfugiés depuis 1990, la Guinée forestière souffre d’une grave

pénurie alimentaire. Comme toute forme d’élevage, la pisciculture pourrait offrir une nouvelle

source de nourriture. Cependant, les bas-fonds, propices à la création d’étangs, sont déjà occupés

par les rizières. L’idée a donc été d’associer l’élevage de poissons à la culture du riz à l’instar de

ce qui se fait en Asie [...]

D’après un article extrait de Sciences au Sud n°7, novembre-décembre 2000 http ://www.ird.fr/ .

Thiapias peches dan sune rizière de Guinee

� Document 1 : organisation des canaux en rizipisciculture

La rizipisciculture nécessite des transformations des rizières : construction de petites digues,

d’étangs refuges et de canaux. L’étang refuge permet aux poissons un accès à la nourriture quand

le niveau de l’eau baisse et facilite leur pêche. La rizipisciculture nécessite l’achat d’alevins 1 qui

seront introduits dans les rizières.

D’après www.ag.aubrun.edu (introduction à la rizipisciculture).

1. jeunes poissons

58


� Document 2 : actions des poissons sur l’écosystème rizière.

[..] Les systèmes riz-poisson peuvent améliorer les fertilisations du sol via les excréments des

poissons (permettant une réduction de l’usage d’engrais par rapport à la riziculture classique). De

plus, les poissons dévorent les insectes et les mollusques aquatiques qui pullulent dans les rizières

et se nourrissent des jeunes pousses de riz. Les poissons protègent donc les plants de riz sans qu’il

soit nécessaire de recourir aux pesticides. D’autre part le fait de laisser la rizière en eau réduit

aussi la pousse des mauvaises herbes et donc l’utilisation de désherbant.

D’après ENGREF Centre de Montpellier. Mars 2007.

59


Schéma simplifié du fonctionnement de l’écosystème rizicole associé à la pisciculture

(d’après Pisciculture Extensive en Guinée Forestière. Modèle de développement intégré et

rizipisciculture)

60


� Document 3 : rendements piscicoles et du riz lors d’une expérimentation menée en 2000 et 2001 en

Guinée

Riziculture

(cas témoin)

Rizipisciculture Rizipisciculture + son de riz

Les casiers, numérotés de 1 à 9, sont des bassins de riziculture ou de rizipisciculture de 600 m2 chacun.

Rendement en

r/z

1,50 tonne/ha 1,45 tonne/ha 1,65 tonne/ha

Rendement en

poissons

324 kg/ha 700 kg/ha

(pour 100 kg/ha d’alevins

d’Oreochromis.nilocitus

introduits)

1055 kg/ha

(pour 100 kg/ha d’alevins

d’Oreochromis.nilocitus

introduits)

(D’après Pisciculture Extensive en Guinée Forestière. Modèle de développement intégré et rizipisciculture).

61



Monsieur T. est responsable du développement de nouvelles formes d’agriculture. Il doit rédiger un

rapport sur le projet d’installation d’une rizipisciculture dans un village deGuinée forestière, projet

dont l’objectif est d’améliorer les conditions de vie et la santé des populations tout en préservant

l’environnement.

Rédigez le rapport de ce responsable.

Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connaissances

(qui intègrent entre autres les connaissances acquises dans différents champs disciplinaires).

62




Cette question porte sur une nouvelle technique

agricole associant la culture de riz avec l’éle-

vage du poisson, la rizipisciculure. Il n’y a pas

de difficultés dans la compréhension des docu-

ments mais, pour vous, il s’agit de bien articu-

ler toutes les données, d’y insérer à bon escient

vos connaissances et de montrer au correcteur

que vous maîtriser le sujet comme Monsieur

T, responsable du développement de nouvelles

formes d’agriculture.

La forme demandée est un rapport d’expéri-

mentation. Vous pouvez donc mettre des titres

à vos paragraphes et mettre bien en évidence

les différents points, résultats et explications

de votre expérimentation. N’hésitez pas à vous

mettre « dans la peau » deMonsieur T pour une

rédaction plus fluide !


Beaucoup d’informations sont à exploiter dans

les documents. Les connaissances à mettre en

œuvre sont le fonctionnement du complexe

argilo-humique, ainsi que les méfaits sur l’en-

vironnement et la santé d’une agriculture in-

tensive utilisant beaucoup d’engrais et de pes-

ticides.


Étape 1 :

Lire chaque document et noter ou surligner les

informations importantes.

Étape 2 :

Faire le plan de votre réponse au brouillon (les

grandes lignes sont données dans la question).


Introduction : présenter la problématique (pé-

nurie alimentaire, manque de surface agricole

pour la pisciculture, expérimentation de la rizi-

pisciculture).

Développement :

– Conditions de réalisation d’une rizipiscicul-

ture dans une riziculture.

– Répondre aux besoins alimentaires et de

santé des populations : des rendements aug-

mentés : résultats des rendements expéri-

mentaux (citer les valeurs chiffrées) ; un ap-

port alimentaire plus équilibré constitué de

protéines animales et végétales.

– Préserver l’environnement : une meilleure

fertilisation ; une réduction des organismes

nuisibles ; une réduction des mauvaises

herbes.

– Améliorer les conditions de vie des popu-

lations (meilleurs revenus, diminution des

coûts).

Conclusion : rizipisciculture, une agriculture

durable.

63



Introduction

Rapport de monsieur T concernant le projet d’installation d’une rizpisciculture dans un village de

Guinée forestière.

LaGuinée forestière souffre d’une grave pénurie alimentaire en raison de l’afflux depuis 1990 d’un

nombre important de réfugiés. La culture du riz ne suffit pas à satisfaire les besoins alimentaires de

la population et occupe tous les espaces qui pourraient servir à la pisciculture. Dans la perspective

du développement de nouvelles formes d’agriculture un projet d’installation d’une rizipisciculture

a été expérimenté. Il s’agit d’associer à la culture de riz, l’élevage du poisson.

Les résultats de cette expérimentation sont tout à fait positifs et le développement de la rizipisci-

culture permettrait d’améliorer les conditions de vie et la santé des populations tout en préservant

l’environnement.

Dans ce rapport, je vais donc vous présenter les modalités de mises en place d’une rizipisciculture.

Nous verrons ensuite les résultats de l’expérimentation et ses nombreux avantages.

1. Conditions de mise en place d’une rizipisciculture

La rizipisciculture consiste à associer l’élevage à la culture du riz. Elle nécessite quelques trans-

formations des rizières, réalisables facilement et peu coûteuses. Des petites digues doivent être

construites tout autour de la rizière afin de conserver l’eau. Une entrée et une sortie d’eau doivent

être prévues. Un étang-refuge doit être réalisé au centre de la rizière avec une certaine profon-

deur permettant de garantir aux poissons un niveau d’eau suffisant lorsque le niveau baisse. Ils y

trouvent de la nourriture et cela facilite la pêche. Enfin, il est nécessaire d’acheter quelques alevins

à introduire dans la rizière pour débuter la rizipisciculture.

2. Répondre aux besoins alimentaires et améliorer la santé des populations

a) Des rendements augmentés : résultats obtenus lors d’une expérimentation en 2000 et 2001.

Nous avons expérimenté une rizipisciculture en 2000 et 2001 et comparé les rendements obtenus

en riz et en poissons dans le cas d’une riziculture classique constituée de trois casiers (culture

témoin), d’une rizipisciculture de trois casiers et dans celui d’une rizipisciculture dans laquelle a

été ajouté du son de riz, avec trois casiers également.

Le rendement d’une rizière est de 1,50 tonne/ha avec un rendement de poissons, les Tilapia, qui

viennent naturellement s’y installer, de 324 kg/ha. Le rendement en riz dans le rizipisciculture di-

minue légèrement à 1,45 tonne/ha, tandis que le rendement en poissons est très supérieur atteignant

700 kg/ha avec une espèce introduite, Oreochromis.nilocitus.

La réduction du rendement en riz peut s’expliquer par le fait que les poissons vont se nourrir de

jeunes pousses de riz. Dans la perspective de maintenir le rendement du riz, nous avons ajouté à la

rizipisciculture du son de riz, source de nourriture pour les poissons dans les trois derniers casiers.

64


Nous avons constaté une hausse à la fois du rendement en riz (1,65 tonne/ha) et du rendement en

poissons (1055 kg/ha).

b) Un apport alimentaire plus équilibré

Ainsi, la rizipisciculture associée au son de riz est une solution intéressante pour répondre aux

besoins alimentaires des populations et leur assurer de ce fait une meilleure santé, puisqu’une

alimentation équilibrée apportant des protéines animales et végétales renforce les défenses immu-

nitaires et permet une bonne croissance des enfants.

3. Préserver l’environnement

La rizipisciculture présente également des avantages non négligeables pour l’écosystème rizière.

a) Une meilleure fertilisation

Les excréments des poissons contribuent à fertiliser le sol après minéralisation, ce qui va permettre

de réduire les quantités d’engrais. Les excréments sont source d’azote. L’azote se présente sous

deux formes : NO3-, l’ion nitrate, qui est absorbé par les racines du riz, élément indispensable à

la plante pour sa croissance (photosynthèse) ; l’ion ammonium, NH4+ qui se fixe sur le complexe

argilo humique (CAH) du sol, chargé négativement. Le CAH est une surface d’échanges avec les

ions de la solution du sol. Les ions (K+, NH4+, Ca2+...) sont libérés au fur et à mesure dans la so-

lution du sol, en fonction des prélèvements des ions minéraux par les plantes. Ainsi les excréments

des poissons contribuent à recharger le complexe argilo-humique.

b) Une réduction des organismes nuisibles

Les poissons dévorent les insectes et mollusques aquatiques nuisibles qui pullulent et détruisent

les jeunes pousses de riz. La présence des poissons permet de réduire les quantités de pesticides.

c) Une réduction des mauvaises herbes

La rizière est maintenue en eau en permanence en raison des poissons, ce qui limite la prolifération

des mauvaises herbes et l’utilisation de désherbants. (Remarque :un excès d’engrais azoté peut

entrainer l’eutrophisation du milieu.)

Ainsi l’élevage de poissons dans les rizières permet une agriculture plus respectueuse de l’envi-

ronnement, utilisant moins d’engrais et de pesticides, dont l’utilisation en quantités importantes

se sont révélées nocives pour la santé des populations (avec notamment le développement de can-

cers), et polluantes pour les eaux de surface et les nappes phréatiques.

4. Améliorer les conditions de vie des populations

La rizipisciculture permet très rapidement d’améliorer les conditions de vie des paysans, qui pour-

ront réduire les coûts de production du fait des besoins moins importants d’engrais, de pesticides

65


et d’herbicides, tout en augmentant leur gain, puisque le rendement en riz est augmenté et com-

plété par une production importante de poissons. Par contrecoup, le niveau global des populations

se verra augmenté.

Conclusion

La rizipisciculture apparaît comme une agriculture durable, c’est-à-dire permettant de satisfaire les

besoins actuels des populations, tout en préservant l’environnement pour les générations futures.

L’expérimentation réalisée répond aux objectifs d’amélioration des conditions de vie et de santé

des populations, tout en préservant l’environnement.

66


Les cultures intermédiaires pièges à nitrates (CIPAN)

La présence d’ions nitrate (N3-) en excès dans les eaux de surface et les nappes phréatiques pose

des problèmes sanitaires et environnementaux.

C’est un enjeu de santé publique car l’eau de boisson doit répondre à des normes de potabilité.

Le contrôle de la concentration en ions nitrate est également un enjeu de protection de l’envi-

ronnement car une trop grande teneur des eaux de surface conduit à une surproduction d’espèces

végétales aquatiques et, à terme, à la destruction de nombreuses espèces vivantes.

Les ions nitrate proviennent de la fertilisation azotée des agrosystèmes, et aussi de laminéralisation

naturelle des matières organiques du sol.

Ayant été pendant longtemps incités à utiliser les engrais azotés pour accroître les rendements

agricoles, les agriculteurs se voient aujourd’hui imposer des mesures pour lutter contre la pollution

azotée.

� Document 1

Document d’information édité par une chambre d’agriculture.

D’après : http ://cda-vosges.fr

67


Qu’est-ce qu’une CIPAN?

Il s’agit d’une « Culture Intermédiaire Piège à Nitrates » (ray-grass, phacélie, moutarde blanche...),

implantée dans le but de prélever et de stocker les nitrates se trouvant dans le sol lorsque celui-ci

n’est pas occupé par la culture principale (blé, maïs, ...).

L’implantation de la CIPAN permet ainsi de retenir temporairement l’azote dans la biomasse vé-

gétale. Cette biomasse va ensuite être minéralisée et remettre une partie de l’azote prélevé à dis-

position de la culture suivante.

La CIPAN doit être implantée au plus tard au 1er septembre, et maintenue au moins jusqu’au 1er

novembre.

� Document 2

Le sol est un milieu complexe composé de matières minérales et organiques, d’air et d’eau. Les

argiles (matières minérales) s’associent à la matière organique du sol (l’humus) pour former le

complexe argilo-humique (CAH). La structure en feuillets des argiles confère au complexe une

charge négative. Une partie des cations en solution dans le sol (Ca2+, K+, H+, Na+, ...) peuvent

alors s’y fixer. Le complexe argilo-humique est ainsi un véritable réservoir d’éléments nutritifs

pour la culture.

� Document 3

68



Monsieur X est agriculteur dans les Vosges, dans la région de Neufchâteau qui est classée « zone

vulnérable ».

Expliquez à Monsieur X les intérêts de cette obligation d’implanter une CIPAN avant la culture

de printemps.



69




Vous devez développer un argumentaire envers

un agriculteur afin de justifier les directives de

la chambre d’agriculture qui rend obligatoire

à partir de 2012 l’implantation dune CIPAN

(Culture Intermédiaire Pièges à Nitrates) dans

les zones vulnérables. Vous vous appuierez sur

les informations apportées par les documents

que vous compléterez avec vos connaissances

personnelles.


Vousmontrerez que vous avez compris l’intérêt

d’une CIPAN en expliquant : à quoi est due la

pollution par les nitrates (engrais excessif, les

limites du fonctionnement du complexe argilo-

humique du sol, le lessivage lié aux périodes

où la terre est à nue), quelles en sont les consé-

quences sur la santé et l’environnement (citer

des exemples connus), et quelles sont les parti-

cularités des plantes intermédiaires pièges à ni-

trates pour résoudre ce problème de pollution.

Nitrates : ion minéral de formule NO3-, indis-

pensable à la croissance des végétaux, apporté

principalement par les engrais azotés.

Engrais minéraux : ils renferment un en-

semble d’ions minéraux, azote, phosphore et

potassium principalement qui favorisent la

croissance des plantes donc le rendement de

la culture. Ils sont produits par synthèse chi-

mique contrairement aux engrais organiques,

d’origine animale ou végétale qui libèrent leurs

minéraux suite à la minéralisation.


Étape 1 :

Lire attentivement chaque document et repérer

les informations importantes.

Étape 2 :

Lister au brouillon tous les éléments de votre

argumentaire en répondant aux questions indi-

quées dans « mobiliser ses connaissances » :

1. Les causes de la pollution par les nitrates

– un mauvais dosage des engrais,

– les limites du fonctionnement du CAH et du

prélèvement des ions par les plantes,

– le lessivage du sol en absence de couverture

végétale, l’importance de la pluviométrie de

la région, la pollution de la nappe phréa-

tique, des rivières...

2. Les conséquences de la pollution par les

nitrates

– sur la santé humaine (ex : potabilité de l’eau,

santé de nouveau-nés, cancers...),

– sur l’environnement (eutrophisation des lacs

et rivières avec disparition d’espèces, ma-

rées vertes sur les plages...),

– notion de zones vulnérables.

3. Les particularités et intérêts des plantes

pièges à nitrates

– prélèvement et stockage des nitrates,

– limiter le lessivage,

– libération de l’azote ultérieurement,

– réduire le coût de production,

– limiter les engrais,

– protéger l’environnement et la santé...

Numéroter ces arguments dans un ordre lo-

gique pour faciliter votre rédaction et citer éga-

lement les numéros des documents à commen-

ter.

Étape 3 :

Rédiger votre réponse en vous adressant à

Monsieur X. Soyez précis en complétant les

informations de chaque document par vos

connaissances. Imaginez que vous vous trouver

devant la personne que vous devez convaincre

grâce à un argumentaire solide.

70



Monsieur X,

Comme vous le savez, depuis 2012, l’implantation d’une CIPAN avant la culture de printemps est

obligatoire. Cette Culture Intermédiaire Piège à Nitrates a pour but de prélever et de stocker les

nitrates en excès dans le sol avant que celui-ci ne soit occupé par la culture principale.

Quelles sont les raisons et quels sont les intérêts de cette culture, rendue obligatoire par la chambre

d’agriculture ?

Les ions nitrates proviennent de la minéralisation des matières organiques du sol mais principa-

lement de la fertilisation azotée des agrosystèmes. Les agriculteurs ont été encouragés pendant

de nombreuses années à épandre des engrais azotés afin d’accroitre les rendements, or un excès

d’engrais peut provoquer une pollution azotée. La croissance des plantes nécessite des minéraux.

En effet, les plantes puisent par leurs racines les minéraux (sous forme de cations principalement)

dont elles ont besoin dans la solution du sol. Le sol renferme un complexe argilo-humique (CAH)

dont la structure en feuillets des argiles donne une charge négative capable de fixer une partie des

cations en solution dans le sol (Ca++, K+, H+, Na+...). Il constitue ainsi une réserve d’éléments

nutritifs pour les végétaux. Dans le cas d’un épandage d’engrais excessif, le CAH étant saturé les

cations ne peuvent se fixer et s’accumulent dans les nappes phréatiques et les eaux de surface.

Une pollution par les nitrates a des conséquences sur la santé publique puisque l’organisme a la

faculté de transformer les nitrates en nitrites qui réduisent les capacités de l’hémoglobine à trans-

porter le dioxygène. Chez les nourrissons de moins de quatre mois, les nitrates peuvent provoquer

des cyanoses mortelles. Les nitrates de l’eau de boisson ne doivent pas dépasser 50mg/L, qui sont

les limites des normes de potabilité. Les nitrates participent également à la formation de nitrosa-

mines ayant des effets cancérigènes.

Sur l’environnement, les nitrates en excès provoquent la prolifération d’espèces végétales. Par

exemple, en Bretagne, le phénomène des « marées vertes » résulte de la prolifération d’algues

vertes du fait de l’excès d’azote des rivières qui arrive enmer. Le développement du phytoplancton

peut contaminer les coquillages. En rivière, un phénomène d’eutrophisation peut se produire avec

une réduction du taux de dioxygène entraînant lamort de nombreuses espèces animales aquatiques.

Pour ces raisons, il est très important d’agir afin de limiter les excès d’azote liés à l’épandage

d’engrais, puisque les cultures ne vont pas utiliser la totalité de l’apport d’azote.

La CIPAN est une solution intéressante et efficace à la fois pour vous, agriculteur, et pour la

préservation de l’environnement.

Monsieur, votre région de Neufchâteau est classée « zone vulnérable », c’est-à-dire que les sols

sont menacés par la pollution en raison d’une concentration des eaux en ions nitrates comprise

entre 40 et 50mg/L avec une tendance à la hausse au cours des années.

Dans votre région des Vosges, la pluviométrie est très importante en mai-juin et également de

septembre à novembre, avec ensuite un pic en décembre.

Afin d’éviter le lessivage des ions nitrates par les eaux des pluies, une surface agricole utile (SAU)

plus importante est nécessaire avec l’objectif d’une couverture à 100% à l’automne, et l’implan-

tation d’une CIPAN avant la mise en place de la culture principale, au printemps.

La culture intermédiaire piège à nitrates correspond à une plante ayant des capacités importante

71


pour prélever et stocker les nitrates du sol. (C’est, par exemple, le ray-grass, la phacélie, la mou-

tarde blanche...) Cette culture empêche le lessivage de l’azote et évite la pollution. La plante res-

titue ensuite, lors de la minéralisation, l’azote, qui est alors disponible pour la culture suivante.

L’implantation d’une CIPAN vous permet ainsi de réduire l’apport d’engrais pour la culture prin-

cipale, d’améliorer la productivité, de limiter le coût de production, tout en agissant pour l’envi-

ronnement.

Je vous encourage donc à suivre les directives de la chambre d’agriculture pour la mise en place

d’une CIPAN sur vos terres agricoles.

72

Sujet 12, Émirats Arabes Unis, juin 2013, séries ES, L

La conservation du poisson aromatisé à la fumée

Le « poisson aromatisé à la fumée » est préparé avec des arômes de fumée mais sans être soumis

à un procédé de fumage. Au Canada, le règlement « B.21.025 », qui vise à assurer l’innocuité des

produits de poisson aromatisé à la fumée distribués et vendus, impose un certain nombre de règles

dont on cherche à comprendre l’intérêt.

� Document 1 : conditions de conservation du poisson aromatisé à la fumée

« Les emballages étanches à l’air (emballages sous vide) [...] empêchent l’échange facile de l’oxy-

gène avec toute portion du contenu. Le poisson aromatisé à la fumée contenu dans des emballages

étanches à l’air et qui n’a pas été traité par un autre moyen de conservation doit porter la mention

”Garder congelé jusqu’à utilisation”. Ce réglement a été élaboré suite aux incidents de botulisme

(une forme d’intoxication alimentaire) découlant de la consommation de poisson aromatisé à la

fumée, emballé sous vide, mais non congelé au départ. La bactérie responsable, Clostridium bo-

tulinum de type E, est très répandue dans les milieux marins et, de ce fait, présente dans plusieurs

poissons. Cet organisme présente un problème particulier de santé publique, car dans des condi-

tions favorables, il peut proliférer [...] sans que l’aliment ne montre aucun signe de détérioration.

Le règlement B.21.025 interdit la vente d’animaux marins ou d’eau douce auxquels on a ajouté un

arôme de fumée liquide s’ils sont emballés dans un contenant étanche à l’air sauf si le contenant

a subi, après scellage, un traitement par la chaleur et pendant une période permettant de détruire

toutes les spores de Clostridium botulinum, ou si la teneur en sel des produits dans le contenant

est égale ou supérieure à neuf pour cent. »

� Document 2 : observation de l’aspect et de l’odeur du poisson au bout de 3 jours de conservation

dans des conditions différentes (d’après l’agence canadienne d’inspection des aliments)

Conditions de

conservation du

poisson Aspect

Emballé sous vide et

placé au réfrigérateur

Non emballé et

placé au

réfrigérateur

Non emballé et placé

à température

ambiante

Aspect de la peau Pigmentation brillante.

Pas de décoloration

Terne. Pigmentation

en voie de

décoloration.

Décoloration de la

pigmentation bien

avancée.

Aspect de la chair Lisse et brillante, pas de

changement de couleur

initiale

Terne. Terne.

Saveur et odeur Saveur douce. Pas de

mauvaise odeur.

Aigre et presque

nauséabonde.

Nauséabonde.

D’après l’agence canadienne d’inspection des aliments.

73


� Document 3 : les différente s formes de vie de Clostridium botulinum de type E et les passages d’une

forme à une autre en fonction des conditions du milieu.

Lorsque les conditions du milieu deviennent défavorables (manque de nourriture, température

inférieure à 3,3°C ; teneur en sel supérieure ou égale à 9 %...), la bactérie se transforme en une

spore très résistante, incapable de se multiplier ou de libérer la toxine botulique.

Lorsque les conditions redeviennent favorables (présence de substances nutritives, température

favorable, voir le tableau ci-dessous, teneur en sel inférieure à 9 %), la spore germe pour donner

une bactérie, qui pourra se multiplier et libérer la toxine botulique.

Températures favorables au développement des bactéries Clostridium botulinum de type E

Température en °C la plus

favorable

Température en °C

Minimale

Croissance de la population

bactérienne

30 3,3

Germination de la spore en

bactérie

37 10


Un consommateur, peu attentif aux mentions notées sur l’emballage du poisson aromatisé à la

fumée emballé sous vide, veut conserver celui-ci dans son réfrigérateur, à 5°C.

74


Convainquez-le de respecter la recommandation « Garder congelé jusqu’à utilisation », en ex-

pliquant notamment comment une réfrigération à 5°C limite les signes de détérioration mais ne

garantit pas l’innocuité de ce produit.


(qui intègrent, entre autres, les connaissances acquises dans différents champs disciplinaires).

75




Ce sujet porte sur les conditions de conser-

vation du poisson aromatisé à la fumée qui

doivent être particulières en raison de la pré-

sence très fréquente sur le poisson de bactéries,

le Clostridium Botulinum de type E, respon-

sable du botulisme, toxi-infection alimentaire

grave.

Il s’agit de montrer l’intérêt de la congélation

pour empêcher le développement de la bacté-

rie qui présente deux formes de vie, bactéries

et spores.

Vous devez convaincre, avec des arguments

scientifiques sérieux, un consommateur qui

souhaite conserver son poisson sous vide au ré-

frigérateur à 5°C et non au congélateur.



les conditions de développement des bactéries

(température, matières organiques disponibles

etc., mais les particularités du Clostridium Bo-

tulinum sont précisées dans les documents du

sujet).

TIAC : toxi-infections alimentaires collective.

Spore : élément reproducteur de nombreux vé-

gétaux (algues, mousses, champignons), de di-

vers protozoaires et de bactéries.

Bactérie : organisme vivant unicellulaire pro-

caryote, c’est-à-dire dépourvu de noyau de

taille comprise entre 0,1 µm à 2 µm.


Étape 1 :

Lire attentivement chaque document et noter

ou surligner les informations importantes.

Étape 2 :

Faire le plan au brouillon.


Introduction : problématique. Nécessité de

congeler le poisson aromatisé à la fumée dans

son emballage sous vide pour empêcher le dé-

veloppement de la bactérie, Clostridium Botu-

linum. La réfrigération à 5°C ne suffit pas.

Le développement :

– Caractéristiques de la bactérie Clostridium

Botulinum : effets sur la santé, les diffé-

rentes formes de vie (bactéries et spores) et

les conditions favorables au développement

des bactéries et à la germination des spores

(doc 3).

– La conservation du poisson : signes de dé-

térioration dans différentes conditions de

conservation (doc 2), les recommandations

de l’agence canadienne d’inspection des ali-

ments (doc 1), les garanties de la congéla-

tion.

La conclusion : une congélation est indispen-

sable pour garantir l’innocuité du produit.

Étape 3 :

Rédiger en vous adressant au consommateur et

en suivant votre plan argumenté.

76



Cher Monsieur,

Vous venez d’acheter du poisson aromatisé à la fumée, emballé sous vide et vous souhaitez le

conserver dans votre réfrigérateur à 5°C.

Or je vous recommande vivement de suivre les consignes de conservation indiquée sur l’embal-

lage, « Garder congelé jusqu’à utilisation », en raison du risque d’intoxication par une bactérie

très souvent présente sur les poissons, appelée Clostridium Botulinum, responsable du botulisme

et dont je vais vous expliquer les caractéristiques de développement.

Le Clostridium Botulinum de type E est une bactérie très répandue dans les milieux marins et donc

présente dans plusieurs poissons.

Elle est responsable d’une toxi infection alimentaire collective (TIAC), le botulisme, véritable

problème de santé publique puisqu’elle peut toucher un grand nombre de personnes. Cette bac-

térie libère une toxine responsable de nombreux symptômes : vomissement, diarrhée, faiblesse

musculaire, difficultés à avaler et sécheresse de la bouche qui doivent être très rapidement traités

puisque l’intoxication peut être mortelle. Il s’agit d’un cas d’urgence. En effet, le toxine provoque

une paralysie des muscles respiratoires et locomoteurs en bloquant la libération d’un neurotrans-

metteur, l’acétylcholine, au niveau des synapses neuromusculaires et peut entraîner le décès de la

personne.

La bactérie présente la particularité d’exister sous deux différentes formes de vie en fonction des

conditions du milieu, ce qui la rend particulièrement résistante.

Dans des conditions défavorables, en absence de nourriture, avec une température inférieure à

3,3°C, une teneur en sel supérieure ou égale à 9 %, la bactérie se transforme en spore dormante,

résistante, incapable de se multiplier, ni de libérer la toxine botulique.

Mais lorsque les conditions deviennent favorables (température optimale de 37°C et température

minimale de 10°C, teneur en sel inférieure à 9 %, présence de substances nutritives) les spores

germent et donnent des bactéries qui se multiplient rapidement et libèrent la toxine botulique.

La croissance de la population bactérienne se fait dans des conditions optimales de température

de 30°C.

Ainsi, il est nécessaire de tenir compte des particularités de cette bactérie pour limiter sa prolifé-

ration lors de la conservation des aliments, d’autant que les signes de détérioration du poisson ne

sont pas toujours visibles.

L’agence canadienne d’inspection des aliments a réalisé une comparaison de l’aspect et de l’odeur

du poisson après 3 jours dans différentes conditions de conservation.

Emballé sous vide et placé au réfrigérateur (à 5°C), l’aspect de la peau et de la chair sont brillants

avec une couleur parfaitement conservée et la saveur de la chair est douce et sans odeur. Un poisson

non emballé sous vide et placé au réfrigérateur verra sa peau et sa chair apparaître terne et décoloré,

tandis que la saveur devient aigre et l’odeur nauséabonde. Enfin, placé à température ambiante et

non emballé, la peau du poisson se décolorera au bout de trois jours, la chair sera terne et l’odeur

sera nauséabonde.

77


Ces observations nous montrent que la dégradation de l’aliment se fait très rapidement si les condi-

tions de conservation ne sont pas satisfaisantes (température trop élevée, contact avec l’oxygène

de l’air). Un emballage sous vide empêchant l’échange du contenu avec l’oxygène de l’air et une

température de 5°C permet de conserver le poisson afin qu’il garde un aspect et une saveur conve-

nable.

Mais ces conditions suffisent-elle à empêcher le développement de la bactérie, Clostridium Botu-

linum ou la germination de ses spores ?

Nous avons vu précédemment que la croissance de la bactérie se fait pour une température mini-

male de 3,3°C : une réfrigération à 4°C n’est donc pas suffisante. De plus Clostridium Botulinum

est une bactérie anaérobie, c’est-à-dire qu’elle peut se développer en absence de dioxygène. La

conservation sous vide au réfrigérateur permet de limiter le développement de certaines bactéries

aérobies mais non celui de Clostridium botulinum.

Pour cette raison, l’agence canadienne d’inspection des aliments préconise de conserver les pois-

sons aromatisés à la fumée dans des emballages sous vide et au congélateur s’il n’y a pas eu de

traitement par la chaleur permettant de détruire les spores du Clotridium ou si la teneur en sel est

supérieure ou égale à 9 %, conditions défavorables à la germination des spores. En effet le poisson

aromatisé à la fumée n’est pas soumis à un procédé de fumage, donc ne peut être considéré comme

un traitement à la chaleur.

Compte-tenu des ces différents éléments, je vous conseille vivement de placer votre poisson aro-

matisé à la fumée dans son emballage sous vide au congélateur. Ainsi il ne se détériorera pas et

vous garantirez l’innocuité de votre produit.

78


Les fermes hors sol

Le 30 octobre 2011, le cap des sept milliards d’êtres humains a été franchi sur la planète. Subvenir

aux besoins alimentaires de ces milliards d’êtres humains, tout en respectant l’environnement, est

un des enjeux actuels majeurs. Les fermes hors sol peuvent-elles répondre à cette problématique ?

� Document 1 : les sols en danger

Par ses activités, l’Homme modifie la structure des sols indispensables à l’agriculture. Le tableau

suivant présente quelques conséquences des activités humaines sur les sols agricoles.

Activités humaines Conséquences

Urbanisation Perte annuelle de 60 000 hectares de sol sous le

béton

Surpâturage, labours trop profonds Altération des complexes argilo-humiques du sol

et donc accentuation de l’érosion des sols pour :

45 % des sols en Europe, 25 % des sols en France

Selon l’institut national de la recherche agronomique (INRA), la vitesse de formation d’un sol est

de 0,02 à 0,1mm par an alors que l’érosion moyenne exporte 1 mm de sol en un an.

La résistance et la structure « d’éponge » du sol dépendent du complexe argilo-humique.

� Document 2 : les fermes sur les toits au Québec

Ces fermes hors sol imaginées au Québec sont des serres placées sur les toits de bâtiments indus-

triels, qui permettent la culture hors sol de fruits et légumes avec une utilisation optimale de l’eau

et de l’énergie.

Depuis 2011, une première serre d’environ 3000 m2 approvisionne localement 2000 personnes en

fruits et légumes chaque semaine.

Les serres de ces fermes hors sol sont capables de recréer des conditions de température et de

lumière propices à la culture de chaque espèce cultivée. Elles utilisent l’eau de pluie en goutte à

goutte, et utilisent des insectes, comme la coccinelle, pour lutter contre d’autres insectes.

Ces fermes d’un nouveau genre proposent des fruits et légumes cultivés sans herbicide, sans fon-

gicide et sans pesticide.

79


� Document 3 : les cultures hors sol

Présentation

Les cultures hors sol ou sans sol se définissent comme des cultures de végétaux effectuant leur

cycle complet de production sans que leur système racinaire soit en contact avec leur environne-

ment naturel : le sol. Dans la plupart des systèmes hors sol, les racines des végétaux se développent

sur un support solide (ou substrat généralement inerte). L’alimentation est assurée par un arrosage

au goutte à goutte avec une solution nutritive qui apporte l’eau, l’oxygène dissous, et les éléments

minéraux indispensables. Cette solution nutritive correspond à de l’eau enrichie par des engrais

solubles qui respectent les besoins spécifiques des végétaux. Lorsque la plante a puisé dans cette

solution nutritive ce dont elle a besoin, il reste la solution de drainage.

Commentaires de l’INRA :

Les cultures hors sol permettent lamaîtrise de plusieurs facteurs dumilieu et une forte productivité.

Leur récent développement s’accompagnemalheureusement de rejet important de solution de drai-

nage dans les cours d’eau ou les nappes souterraines. Pour limiter ce problème tout en gardant les

avantages de la culture hors sol, il est recommandé d’estimer le plus précisément possible les

besoins hydriques et minéraux de la plante et de recycler la solution de drainage.

D’après le site de l’INRA (Institut National de la Recherche Agronomique) : http ://www.inra.fr.

80



Responsable d’un site internet présentant les initiatives en faveur du développement durable, vous

rédigez un article ayant pour titre : « Les fermes hors sol, une réponse possible aux besoins ali-

mentaires des milliards d’êtres humains, tout en respectant l’environnement ».



81




Dans ce sujet il s’agit de montrer en quoi les

fermes hors sol sont un exemple de solutions

qui peut permettre une production agricole ca-

pable de satisfaire la demande alimentaire de

la population mondiale toujours en croissance,

tout en préservant l’environnement. Vous de-

vez expliquer en quoi consiste la culture hors

sol en vous aidant des documents et de vos

connaissances sur les besoins des plantes.

Vous pouvez expliquer pourquoi l’agriculture

intensive n’est plus une réponse adéquate, les

sols ayant ont été dégradés et l’environnement

pollué. Le développement durable qui vise à

satisfaire les besoins des populations actuelles

tout en donnant aux générations futures la pos-

sibilité de satisfaire leurs besoins s’inscrit dans

un souci de gestion de notre agriculture sur le

long terme.

Ne pas oublier que vous devez rédiger un ar-

ticle pour un site internet : construisez votre

texte en mettant bien en évidence des grands

paragraphes, avec des titres qui interpellent.


N’hésitez pas à exploiter vos connaissances

personnelles : vous pouvez citer des exemples

de pollutions que vous connaissez dans votre

région, ainsi que des exemples d’exploitation

agricole originale, en complément des données

sur les fermes hors sol.

Voici quelques définitions qui peuvent vous ai-

der pour la rédaction.

Agrosystème : il est bâti à partir d’un éco-

système naturel et équilibré. Il est modifié par

l’homme pour répondre à une productionmaxi-

male de biomasse qui sera prélevé dans un but

nutritionnel, énergétique ou industriel. La pro-

duction importante de biomasse et son expor-

tation déséquilibrent complètement l’agrosys-

tème, d’où la nécessité de rajouter des intrants

(engrais, pesticides) pour fertiliser le sol et sup-

primer les espèces parasites.

Développement durable : les enjeux du déve-

loppement durable sont multiples et relient les

trois préoccupations majeures qui sont l’éco-

nomie, le social et l’écologie. 4 grands types

d’enjeux : satisfaire les besoins de chacun au-

jourd’hui, vivre dans un environnement sûr et

de qualité, gérer et partager les ressources pour

demain, produire et consommer autrement.

Eutrophisation : processus déclenché par un

excès de substances nutritives (nitrates et phos-

phates) dans un milieu aquatique, entraînant la

prolifération des végétaux aquatiques. De nom-

breuses espèces animales disparaissent en rai-

son du manque de dioxygène suite à la décom-

position des végétaux morts. La diversité végé-

tale s’amenuise également.

Marées vertes : phénomène d’eutrophisation

qui se produit sur les plages entrainant un dé-

veloppement excessif d’algues.

Nitrates : de formule NO3-, les nitrates sont

des substances chimiques qui entrent dans le

cycle de l’azote et sont un composant majeur

des engrais inorganiques.

Potabilité : une eau est potable si elle res-

pecte des normes précises concernant des para-

mètres biologiques, physico-chimiques, orga-

noleptiques... La teneur en nitrates par exemple

de doit pas dépasser 50mg/l.

Lutte biologique : protéger les cultures des pa-

rasites et des insectes ravageurs en utilisant des

insectes entomophages (se nourrissant d’autres

espèces).


Étape 1 :

Lire tranquillement les documents et relever

toutes les informations utiles à votre exposé.

(Vous pouvez surligner les points importants.)

82


Étape 2 :

Faire un plan au brouillon (le plus détaillé pos-

sible) de votre argumentation en y intégrant les

informations des documents et vos exemples.

Étape 3 :

Trouver des titres à vos paragraphes. On vous

demande de rédiger votre texte sous la forme

d’un article pour un site internet : chercher des

titres « accrocheurs » et faire plusieurs para-

graphes pour faciliter la lecture.

Par exemple :

– Un paragraphe sur la dégradation des sols.

– Un paragraphe sur les avantages des fermes

hors sol.

Étape 4 :

Rédiger votre article :

– l’introduction expose la problématique

(une population mondiale toujours plus

nombreuse à nourrir et une dégradation des

sols agricoles),

– le développement présente dans diffé-

rents paragraphes votre argumentation (pro-

blèmes liés à l’agriculture intensive et inté-

rêts des fermes hors sol),

– la conclusion après une phrase de synthèse

propose une ouverture (autre technique, une

réflexion...).

83



« Les fermes hors sol, une réponse possible aux besoins alimentaires des milliards d’êtres humains, touten respectant l’environnement »

Le 30 octobre 2011 le cap des sept milliards d’humains a été franchi sur la planète !

Comment réussirons-nous à nourrir une population toujours plus nombreuse alors que l’environ-

nement, et notamment les sols, sont sans cesse dégradés ?

Quelles solutions peuvent être apportées dans le cadre du développement durable ?

La commission Brundtland de l’ONU en 1987 indique « Le développement durable est un dévelop-

pement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la possibilité, pour les générations

à venir, de pouvoir répondre à leurs propres besoins ».

Il est essentiel et urgent de trouver de nouvelles méthodes agricoles qui permettent une bonne pro-

ductivité tout en limitant les pollutions de l’environnement. Les fermes hors-sol semblent apporter

des réponses très intéressantes à ces problématiques.

Les sols sont en dangers ! (réduction et érosion des surfaces agricoles)

Les activités humaines interfèrent sur la qualité des sols et sur les surfaces agricoles.

La surface des sols agricoles est sans cesse réduite en raison de l’urbanisation croissante qui répond

à une arrivée importante des populations vers les villes. On estime la perte annuelle à 60 000

hectares de sol.

De plus, de nombreuses surfaces agricoles voient leurs sols altérés en raison du surpâturage et de

labours trop profonds, qui concourent à altérer le complexe argilo humique du sol. Le sol est une

couche superficielle de l’écorce terrestre formée de matière minérale provenant de l’altération de

la roche mère du sous-sol et de matière organique résultant de la dégradation des êtres vivants

après leur mort (Humus). C’est au niveau du sol que se développent les racines des plantes et

qu’elles puisent les ions minéraux dont elles ont besoin. Le complexe argilo-humique ou CAH

est constitué d’argile et d’humus. Sa surface est chargée négativement, ce qui permet la fixation

des cations (CA2+, K+, NH4+, Mg2+...) et des échanges permanent avec la solution du sol. Il

contribue donc à la mise en réserve ou à la libération des ions minéraux pour les plantes et sa

structure « d’éponge » permet une rétention d’eau également indispensable à la croissance des

végétaux.

Lorsque les sols sont nus, en absence de culture, le lessivage par les pluies entraîne les ions mi-

néraux ainsi que les particules du sol.

L’altération du CAH accentue l’érosion qui est d’environ 45% des sols d’Europe et 25% des sols

de France. L’INRA a calculé que la vitesse de formation d’un sol est très lente : de 0,02 à 0,1 mm

par an, tandis que l’érosion exporte 1 mm de sol par an. Il est urgent d’agir !

Pollution des sols agricoles et dangers pour notre santé

Depuis plus d’une trentaine d’années, les méthodes utilisées dans les agrosystèmes ont visé à

augmenter toujours plus les rendements des cultures. Pour cela, les agriculteurs ont été encoura-

gés à utiliser des engrais pour fertiliser les sols, et des pesticides pour lutter contre les mauvaises

84


herbes et les nuisibles. Malheureusement les dosages excessifs ont provoqué des pollutions im-

portantes (par exemple la pollution azotée due à un excès de nitrates) des eaux superficielles ou

des nappes phréatiques, contribuant à des phénomènes tels que l’eutrophisation des cours d’eau

et les «marées vertes » en Bretagne. La pollution de l’eau a par ailleurs des conséquences sur la

santé (cancers, malformations fœtales...) et des régions entières sont dépourvues d’eau potable.

On a pu ainsi retrouver de l’herbicide Roundup utilisé aux États-Unis dans l’air et l’eau de pluie

en France, montrant la dispersion de la molécule constitutive d’un continent à l’autre, ainsi que sa

faible dégradation. Certains produits sanitaires comme le DDT sont maintenant interdits en raison

de leur toxicité pour les animaux et les végétaux.

Ainsi l’agriculture intensive qui vise à gérer l’agriculture sur le mode de la production indus-

trielle a permis d’augmenter les rendements mais n’a pas préservé l’environnement et la santé

des populations, bien au contraire (pollution par les engrais, consommation excessive d’eau pour

l’arrosage, réduction de la biodiversité...).

Il est donc urgent de repenser la façon de gérer les agrosystèmes et de trouver des solutions in-

novantes dans la perspective d’une agriculture durable qui réponde aux besoins croissants de la

population mondiale.

Les fermes hors sol, une initiative intéressante pour augmenter les surfaces agricoles

Au Québec, des fermes ont vu le jour sur des toits industriels. Ainsi des surfaces importantes

peuvent être consacrées à l’agriculture dans des zones où les terres sont insuffisantes ou polluées,

avec des populations importantes. Une serre de 3000 m2 approvisionne 2000 personnes en fruits

et légumes chaque semaine.

Obtenir de bons rendements et préserver l’environnement

Ces fermes réalisent la culture hors sol qui consiste à apporter tous les éléments nutritifs néces-

saires à la croissance des plantes dans une solution nutritive, en absence de sol. Les plantes vertes

réalisent la photosynthèse qui nécessite de la lumière, du dioxyde de carbone ainsi que de l’eau,

de l’oxygène dissous et des ions minéraux, en quantité variable selon les plantes.

L’exposition solaire est bonne puisque les serres sont sur les toits et la température peut être régulée

par ouverture plus ou moins importante des fenêtres.

Les racines des plantes sont placées dans un support inerte et la solution nutritive est dosée afin

de répondre aux besoins spécifiques de la plante. Néanmoins, l’INRA préconise de recycler les

solutions de drainage, qui contiennent des ions minéraux, afin d’éviter les problèmes de pollutions

des cours d’eau et des nappes phréatiques rencontrés avec l’agriculture intensive.

La quantité d’eau pour l’arrosage est réduite grâce au système du goutte à goutte.

La lutte biologique y est favorisée afin d’éviter les insecticides. Par exemple des coccinelles sont

utilisées pour détruire les pucerons.

Un autre regard sur l’agriculture

La population mondiale augmente en permanence et il est important d’encourager et de soutenir

les initiatives en faveur d’une agriculture durable, plus écologique. Les fermes hors sol peuvent

apporter une solution intéressante pour la culture des fruits et légumes dans certaines régions.

85


D’autres solutions innovantes peuvent être trouvées suivant les caractéristiques propres aux dif-

férentes régions du globe. Cela permettra de développer ce que certains chercheurs nomment

« l’agro-écologie » , qui favorise le développement d’une agriculture s’appuyant sur la polycul-

ture, utilisant des semences traditionnelles plutôt qu’industrielles, des biopesticides et des engrais

organiques plutôt que des engrais de synthèse pour fertiliser les sols et lutter contre les espèces

invasives (réduire les intrants).

C’est en changeant notre approche de l’agriculture que nous réussirons à nourrir toutes les popu-

lations.

86


Œuf en coquille et ovoproduits, prévention des Toxi-infectionsAlimentaires Collectives (TIAC)

De nombreuses restaurations collectives font le choix, pour leurs réalisations culinaires à base

d’œufs crus ou peu cuits, d’utiliser des ovoproduits, comme des œufs entiers pasteurisés liquides

ou de la poudre d’œufs, plutôt que des œufs en coquille. En effet, la réglementation pour l’uti-

lisation de ces derniers est extrêmement contraignante. L’ensemble des ovoproduits représente

actuellement environ 36 % de la consommation d’œufs en France.

� Document 1 : bactéries responsables des Toxi-Infections Alimentaires Collectives (TIAC)

Selon l’Institut de Veille Sanitaire français (InVS), les salmonelles sont les bactéries pathogènes

responsables de la majorité des TIAC mettant en cause les produits fabriqués à base d’œufs.

Mode de contamination Effets toxiques Conditions

physico-chimiques de

développement

Salmo-

nelles

Principalement à cause de

coquilles souillées par des

déjections infectées

Gastro-entérites appelées

salmonelloses, souvent

guéries en quelques jours,

mais pouvant être mortelles

dans le cas de personnes

affaiblies

10°C <Température< 50°C

aw1 > 0,91

D’après le numéro spécial qualité de l’œuf INRA Productions animales, 2010.

� Document 2 : caractéristiques des ovoproduits commercialisés

Types d’ovoproduits

Caractéristiques

Œuf entier liquide Œuf entier en poudre

Principaux traitements

subis

Chauffage entre 65°C et 68 °C

pendant 5 à 6 min puis dissement

rapide à 4°C

L’eau est retirée de l’aliment à

basse température (entre 25 et

40°C)

Durée de conservation

(avant ouverture)

39 jours 12 mois

Température de

conservation

Entre 0°C et 4°C Entre 5°C et 25°C

Eau disponible aw2 aw > 0,91 0,2 <aw<0,3

1.Dans un aliment, l’activité de l’eau, notée aw, représente la teneur en eau disponible. Comprise entre 0 (aucune eaudisponible) et 1 (totalité de l’eau disponible), elle s’exprime sans unité.

2. voir définition avec le document 1.

87


� Document 3 : recommandations liées à l’utilisation des œufs en coquille

– Lors du contrôle de conformité à réception, il convient de s’assurer que le véhicule de livraison

est propre et en bon état d’entretien.

– La coquille des œufs doit être propre et intacte.

– Le code figurant sur les œufs de poule est aujourd’hui le traceur le plus pertinent pour remonter

à un élevage de poules pondeuses en cas de toxi-infection alimentaire collective. Il est recom-

mandé de le relever et de le conserver durant une période de 7 jours après consommation. [...]

– Il convient de lutter contre les risques de contamination croisée. En particulier, le nettoyage-

désinfection du matériel après chaque opération, la sensibilisation du personnel, le lavage des

mains, constituent les règles élémentaires mais efficaces.

– Il est recommandé de conserver les œufs en coquille à une température constante. En effet, il

est important que la température lors du transport et du stockage ne subisse pas de forts écarts.

En effet, toute condensation sur la coquille résultant d’une variation importante de température

peut conduire au transfert des bactéries présentes sur la coquille à l’intérieur de l’œuf.

– La température optimale de stockage des œufs est de 15°C. Il est toutefois recommandé de les

stocker dans des enceintes réfrigérées (chambre froide à 4°C). Lors de l’utilisation des œufs, il

est ensuite préférable de ne sortir des enceintes réfrigérées que la quantité d’œufs nécessaire.

Dans ces conditions, les œufs en coquille peuvent être conservés jusqu’à deux semaines.

– Casser les œufs dans un récipient différent de celui utilisé pour les fabrications.

D’après une note de service du 7 août 2006 émanant du ministère de l’agriculture et de la pêche.


Agent des Services Vétérinaires, en charge de la prévention des risques de contamination des ali-

ments, préparez une argumentation scientifique qui servira à expliquer aux responsables de can-

tine scolaire pourquoi il est conseillé de ne plus utiliser d’œufs en coquille au profit d’ovoproduits

(œufs entiers liquides ou poudre d’œufs) pour la préparation des plats à base d’œufs crus ou peu

cuits.



88




L’utilisation d’œufs à coquille pour la prépa-

ration de plats présente un risque d’intoxica-

tion alimentaire en raison du fort développe-

ment des salmonelles (bactéries pathogènes)

sur les coquilles des œufs contaminés par les

déjections. Vous devez construire l’argumenta-

tion d’un agent vétérinaire pour encourager les

responsables des cantines à utiliser des œufs

en poudre ou liquide. Pour cela vous devez

montrer que les conditions de fabrication et de

conservation des ovoproduits détruisent ou em-

pêchent la prolifération des salmonelles qui se

développent dans un milieu avec des caracté-

ristiques bien précises tandis que l’utilisation

des œufs à coquille présente de nombreuses

contraintes.


Il s’agit de montrer vos connaissances sur

les conditions de développement des micro-

organismes tout en exploitant les informations

des documents.

Pathogène : se dit d’un organisme qui peut pro-

voquer une maladie.

Bactérie : micro-organisme unicellulaire pro-

caryote, dépourvu de membrane nucléaire. Le

matériel génétique est dans le cytoplasme.

Micro-organismes : être vivant de taille mi-

croscopique.

Pasteurisation : technique qui vise à détruire

les micro-organismes en chauffant l’aliment

(de 60°C à 100°C pour une durée variable).

Contamination croisée : c’est le transfert di-

rects ou indirects demicrobes pathogènes d’ali-

ments contaminés (généralement crus) vers

d’autres aliments.


Étape 1 :



Étape 2 :

Faire un plan détaillé au brouillon de votre ar-

gumentation.


Introduction indiquant la problématique : li-

miter les TIAC véhiculées par les coquilles

d’œufs et privilégier l’utilisation des ovopro-

duits.

Développement constitué de plusieurs para-

graphes :

– Le problème des œufs à coquille : risques

liés à l’utilisation des œufs à coquille :

les salmonelloses (doc 1) ; les recomman-

dations de la note de service du minis-

tère de l’Agriculture et de la Pêche : fortes

contraintes (doc 3).

– Les avantages des ovoproduits : les condi-

tions de fabrication des ovoproduits (doc 2)

détruisent ou enrayent le développement des

salmonelles au regard des conditions op-

timales de développement des salmonelles

(doc 2) ; durée de conservation plus impor-

tante ; réduction des contraintes d’utilisa-

tion.

Conclusion : nombreux intérêts des ovopro-

duits.

Étape 3 :

Rédigez en suivant la trame de votre plan.

89



Madame, Monsieur,

Vous êtes responsable d’une cantine scolaire et une de vos préoccupations majeures est de garantir

une bonne hygiène des produits servis afin d’éviter toutes Toxi-Infections Alimentaires Collec-

tives (TIAC), qui auraient des conséquences fâcheuses sur la santé des enfants.

En tant qu’agent des services vétérinaires, en charge de la prévention des risques de contamina-

tion des aliments, je viens vous donner des éléments d’informations afin de vous encourager à

utiliser des ovoproduits (œufs entiers liquides ou poudre d’œufs) pour la préparation des plats à

base d’œufs crus ou peu cuits à la place d’œufs en coquille. En effet, ces derniers sont suscep-

tibles de favoriser le développement de bactéries pathogènes à l’origine d’infections, alors que les

ovoproduits vont vous apporter de nombreux avantages et réduire les risques infectieux.

L’utilisation des œufs à coquille pour la réalisation de plats à base d’œufs crus ou peu cuits présente

des risques certains de Toxi-Infections Alimentaires Collectives (TIAC). En effet, la majorité des

TIAC sont dues à des Salmonelles, bactéries pathogènes très souvent présentes sur les coquilles

d’œufs souillées par des déjections infectées.

Les salmonelles provoquent des gastro-entérites, nommées salmonelloses qui se guérissent en

quelques jours pour une personne en bonne santé mais qui peuvent être mortelles chez des per-

sonnes fragiles.

Pour cette raison, une note de service du 7 août 2006 du ministère de l’Agriculture et de la Pêche

donnent un certain nombre de consignes concernant leur utilisation qui présente de nombreuses

contraintes : outre les conditions de propreté du camion de livraison et des coquilles, il est néces-

saire de conserver le code figurant sur les œufs pendant 7 jours après consommation et d’appliquer

les règles d’hygiène lors de la manipulation : lavage des mains, nettoyage et désinfection du ma-

tériel, utilisation de différents récipients afin d’éviter les contaminations croisées. La température

de conservation recommandée (transport et stockage sans casser la chaîne du froid) est de 4°C

afin de réduire le développement d’éventuelles bactéries présentes à la surface des coquilles et

susceptibles de contaminer l’intérieur de l’œuf si la coquille a été endommagée.

Ces risques et ces contraintes peuvent être réduits grâce à l’utilisation des ovoproduits. Il s’agit

d’œufs entiers pasteurisés liquides ou de la poudre d’œufs. Ils représentent déjà 36% de la consom-

mation d’œufs en France.

Vous vous demandez peut-être comment sont préparés ces produits et quelles garanties ils ap-

portent par rapport aux œufs à coquille ?

Les œufs entiers liquides sont chauffés à 65 ou 68°C pendant 5 ou 6 min, ce qui permet une pas-

teurisation, c’est-à-dire la destruction de certains micro-organismes, notamment les salmonelles

(dont le développement se réalise entre 10 et 50°C). Ils sont ensuite refroidis à 4°C et se conservent

entre 0°C et 4°C pendant 39 jours s’il n’y a pas eu ouverture.

Pour fabriquer des œufs en poudre, l’eau est retirée de l’aliment à basse température, entre 25

et 40°C. Leur conservation est de 12 mois à une température entre 5 et 25°C. La teneur en eau

disponible est faible, comprise entre 0,2 et 0,3, inhibant ainsi le développement des salmonelles.

Comme vous la savez, les bactéries se développent très rapidement (une division toutes les 20

minutes par exemple) si elles se trouvent dans certaines conditions optimales : richesse en matière

90


organique, température, humidité, pH, disponibilité en eau de l’aliment.

Dans des conditions non optimales, les micro-organismes ralentissent ou inhibent leur dévelop-

pement, sans forcément être détruits.

Les salmonelles se développent entre 10°C et 50°C et plus particulièrement sur des aliments conta-

minés par des germes fécaux et ayant une forte disponibilité en eau. C’est le cas desœufs à coquille.

Bien-sûr, une conservation d’œufs à coquille à 4°C va enrayer le développement d’éventuelles

salmonelles présentes, sans toutefois détruire les bactéries.

L’utilisation des ovoproduits permet donc :

– Une destruction des micro-organismes, dont les salmonelles, pour les œufs liquides, et pas de

développement possible si la conservation se fait à une température inférieure à 4°C.

– Une réduction de l’eau disponible dans l’aliment qui empêche le développement des salmo-

nelles.

– Une durée plus importante de conservation : 39 jours (œufs liquides) ou 12 mois (œufs en

poudre) au lieu de 15 jours.

Ainsi les conditions de fabrication des ovoproduits permettent de supprimer ou d’enrayer le dé-

veloppement des salmonelles, principales responsables des gastro-entérites.

Je vous conseille donc de privilégier l’utilisation de ces produits afin de réduire le risque de TIAC.

Vous supprimerez également un certain nombre de contraintes liées à l’utilisation des œufs à co-

quille. Bien-sûr leur utilisation nécessite également une hygiène rigoureuse, le respect de la chaîne

du froid et le respect des durées de conservation.

91


L’eau potable

Du 19 juillet au 3 septembre 2011, les Nations Unies ont déclaré plusieurs régions de la Somalie

en état de famine. D’autres régions sont également menacées si une assistance d’urgence n’est

pas mise en place, car la situation des populations en matière d’accès à l’eau et à la nourriture

y est extrêmement préoccupante. Des actions ont donc été mises en œuvre par des associations

humanitaires en Somalie :

– travaux et actions permettant aux populations d’avoir accès à de l’eau potable (construction

et réhabilitation de puits, distribution de filtres en céramique, distribution d’eau par camion,

création et maintenance d’un stock de plaquettes de chlore distribuées en cas d’urgence) ;

– travaux assurant aux populations une meilleure situation sanitaire (construction de latrines dans

les camps de déplacés, organisation de séances de promotion de l’hygiène, distribution de kits

de première nécessité non alimentaires).

Source : www.solidarites.org.

� Document 1 : Les maladies liées à l’eau

Dans la nature, l’eau n’est pas toujours source de vie, loin de là. Elle véhicule en particulier nombre

de micro-organismes, bactéries et virus en tout genre, qui y vivent et s’y développent, ainsi que

nombre de parasites qui ont besoin d’eau pour vivre ou se reproduire. Or, de tels organismes

peuvent engendrer des maladies parfois graves lorsqu’ils pénètrent dans le corps humain. L’eau

est ainsi le vecteur de transmission privilégié de ces maladies que l’on dit hydriques.

Les micro-organismes abondent dans les eaux souillées par les déjections animales et humaines,

et leur transmission à l’homme se fait par simple ingestion d’eau infectée. Ils se propagent donc

rapidement dans les pays qui ne disposent pas de bonnes conditions d’hygiène. Certaines bacté-

ries déclenchent de fortes diarrhées. Aujourd’hui, ces épidémies sont surtout le drame des pays

chauds qui ne disposent pas de latrines septiques, ni de traitements des eaux. Dans ces condi-

tions, en effet, les matières fécales des personnes malades contaminent rapidement les eaux de

boisson consommées par les personnes saines [...]. Ces maladies hydriques sont à l’origine de la

mortalité très élevée des populations des pays en voie de développement. Dans le monde, envi-

ron 6 millions d’enfants meurent chaque année des suites de gastro-entérites et 100 millions de

personnes souffrent en permanence de gastro-entérites hydriques. La raison principale de cette

situation catastrophique est la pauvreté. Nombre de populations ne disposent pas d’eau potable,

les aménagements indispensables aux traitements des eaux usées et à la fabrication d’eau potable

étant trop coûteux, ni même des soins que ces affections nécessitent, les infrastructures médicales

n’étant pas suffisantes.

Source : centre national de la recherche scientifique.

92


� Document 2 : Filtres en céramique

Les filtres en céramique pour le traitement des eaux sont en usage depuis plusieurs siècles. [...] Ils

ont souvent la forme d’un pot de fleurs ou d’un bol et sont imprégnés de fines particules colloï-

dales 1 d’argent servant de désinfectant et empêchant la prolifération des bactéries dans le filtre.

[...]

Les tests en laboratoire ont montré que ces dispositifs, s’ils sont bien conçus et bien fabriqués,

peuvent éliminer ou désactiver presque toutes les bactéries et parasites protozoaires. Leur effica-

cité contre les virus est inconnue.

Le nettoyage et la maintenance du filtre sont essentiels : [...] il est recommandé d’y adjoindre un

programme éducatif sur un stockage salubre, le nettoyage du filtre et d’autres actions recomman-

dées.

Les avantages des filtres en céramique sont leur facilité d’emploi, leur longue durée de vie (s’ils

ne se cassent pas) et leur coût relativement bas. Les inconvénients comprennent une possible

recontamination de l’eau conservée sans chlore résiduel et un débit faible, en général un à deux

litres par heure.

Source : académie nationale des sciences, Washington, États-Unis.

� Document 3

Pour être consommée, l’eau doit répondre à des critères de qualité très stricts.

Quelques paramètres de potabilité d’une eau

Paramètres Critères de qualité Normes

Microbiolo-

gique

Parasites

Virus

Bactéries

Présence non tolérée

Chimique Sels minéraux

Substances chimiques toxiques

Présence possible

Normes très sévères

(quantités très limitées)

Physique et

gustatif

Aspect

Saveur-odeur

Limpide

Non désagréables

Source : www.lesagencesdeleau.fr/francais/qualite/criteres.php.

1.Colloïdale : solution liquide contenant un corps dispersé sous forme de particules minuscules en suspension.

93



Un médecin en mission en Somalie désire écrire une lettre à une association humanitaire afin de

demander l’envoi de matériel destiné à améliorer la situation sanitaire et à rendre l’eau potable.

Rédigez vous-même ce courrier, en précisant le matériel demandé et en argumentant de façon à

convaincre de la nécessité de cet envoi.

Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et sur votre culture

(qui intègre, entre autres, les connaissances acquises dans les différents champs disciplinaires).

94




À partir de l’étude des trois documents, vous

devez présenter une argumentation scientifique

en réponse à la problématique posée. Le texte

propose un sujet d’actualité avec la situation

dramatique de certaines régions de Somalie où

les populations ont des difficultés d’accès à

l’eau potable et à la nourriture, ce qui entraîne

la famine et des problèmes majeurs de santé.

La forme d’expression à respecter est donnée :

il s’agit d’une lettre d’un médecin à une as-

sociation humanitaire pour une demande d’en-

voi de matériel afin de mener à bien le projet

d’aide. Votre texte peut commencer par « Ma-

dame, Monsieur ».


Il s’agit de mobiliser vos connaissances et les

informations des documents afin d’expliquer

ce que signifie une eau potable, les consé-

quences pour la santé publique d’une eau

souillée (à savoir les maladies hydriques), et

enfin les solutions possibles, dont celle propo-

sée par le médecin : les filtres en céramique.

Potabilité : ensemble de critères (composition

chimique et bactériologique, température, pH,

qualité gustative...) définissant une eau propre

à la consommation humaine.

Hydrique : relatif à l’eau.


Étape 1 :



Étape 2 :

Indiquer au brouillon la trame de votre réponse.

L’introduction vous permet d’énoncer claire-

ment la problématique : l’eau non potable en-

traîne la mort d’enfants et de nombreuses in-

fections chroniques (n’hésitez pas à citer les

chiffres), d’où la nécessité d’un programme

urgent permettant l’accès des populations à

l’eau potable.

Le développement s’appuie sur les informa-

tions apportées par les documents. Il s’agit

d’extraire les données qui vous seront utiles

pour votre argumentation, notamment de faire

une liste de matériel nécessaire pour l’action

humanitaire et de justifier ces besoins pour

bénéficier de l’aide de l’association. Afin de

mettre en évidence votre raisonnement, vous

pouvez utiliser des connecteurs logiques tels

que « donc, alors, parce que » et mettre en

lien les différents documents. Cette étude est

complétée par l’apport de connaissances scien-

tifiques acquises ou de connaissances person-

nelles, par exemple sur l’irrigation ou sur l’hy-

giène, tout en veillant à ne pas s’éloigner de la

problématique.

Le problème de l’eau :

– Conséquences d’une eau souillée : les ma-

ladies hydriques (gastro-entérites, décès...)

(document 1).

– Critères de potabilité (qualité bactériolo-

gique, composition chimique, température,

pH, aspect, saveur...) (document 3).

les solutions proposées :

– Pour le traitement des eaux : des filtres en

céramique simples et peu coûteux (docu-

ment 2).

– Pour limiter la pollution de l’eau par les ex-

créments : construction de latrines.

– Limiter les contaminations : éduquer à l’hy-

giène (se laver les mains, cuisson des ali-

ments...).

– Traiter les eaux usées : système simple pour

filtrer les eaux usées.

– Faciliter l’accès à l’eau potable des popula-

tions : construire des puits.

95


– Réduire la consommation d’eau pour les

cultures : développer le système du goutte

à goutte.

– La conclusion reprend en quelques phrases

les éléments de la réponse au problème posé

et permet de remercier l’organisme pour sa

collaboration probable au projet. Attention

de ne pas signer de votre nom sur votre co-

pie d’examen, mais d’apposer une signature

fictive.

Étape 3 :

Rédigez votre réponse en suivant la trame de

votre brouillon.

96



Madame, Monsieur,

Actuellement médecin en Somalie, je vous contacte en raison de la gravité de la situation humani-

taire dans ce pays, qui a été déclaré en état de famine par les Nations Unies. Nous avons un besoin

urgent de matériel pour nos actions.

En effet, les problèmes de santé dans ce pays sont essentiellement dus à des maladies hydriques,

mais des actions simples, nécessitant du matériel, peuvent être mises en œuvre afin de permettre

l’accès à l’eau potable.

Comme vous le savez, lorsque les conditions d’hygiène sont insuffisantes — absence de latrines

et de traitements des eaux usées —, l’eau est souillée et véhicule de nombreux micro-organismes

(bactéries, virus) ou des parasites protozoaires responsables de gastro-entérites qui entraînent

la mort de milliers d’enfants chaque année (6 millions) et un état infectieux pour 100 millions

d’adultes (document 1). Il est indispensable que les populations puissent boire une eau potable,

c’est-à-dire exempte de tous micro-organismes ou parasites, de substances chimiques toxiques et

ayant un aspect limpide et inodore (document 3).

Une première mesure est de fournir à la population des filtres en céramique (document 2) : ceux-ci

permettent d’éliminer ou de désactiver les bactéries et parasites protozoaires présents dans l’eau.

Ils sont peu coûteux et faciles à utiliser. Associés à un programme éducatif expliquant leur entretien

et les recommandations pour leur utilisation, ces filtres permettent de rendre l’eau potable. En

complément, des pastilles de chlore pourraient être utilisées si nécessaire. Également, des camions

d’eau potable doivent être mis à la disposition des populations qui ne peuvent traiter l’eau.

Des petites plaquettes éducatives avec des dessins doivent être distribuées. Elles ont pour but

d’expliquer les règles simples d’hygiène : se laver les mains avant de manger et après avoir été

aux toilettes, bien cuire les aliments pour détruire les bactéries, conserver les aliments dans des

endroits propres, etc.

Bien sûr, l’accès à l’eau doit être amélioré par la construction de puits ou leur réparation. Pour évi-

ter la contamination de l’eau, la construction de latrines dans les camps est nécessaire ainsi que des

systèmes simples de traitement des eaux usées (filtration, oxygénation pour dégrader les matières

organiques dans des bacs). Nous avons donc besoin de matériel divers pour ces constructions :

bois, cuves, conduites, pompes, outils...

Concernant les cultures, des systèmes d’irrigation appropriés peuvent être proposés afin de limiter

la consommation d’eau : système d’irrigation goutte à goutte ou asperseur mobile. Les cultures

consommant moins d’eau doivent être favorisées.

Ainsi, comme vous pouvez le constater, un certain nombre d’actions peuvent être menées pour

résoudre les problèmes sanitaires et l’accès à l’eau potable pour les populations de Somalie. Je

vous sollicite donc pour envoyer ici le matériel nécessaire à ces différentes actions.

Je vous remercie par avance pour votre collaboration à ce projet.

97


Analyse de l’eau d’un village

� Document 1

Résultats des analyses du contrôle sanitaire des eaux destinées à la consommation humaine

Paramètre Valeur Limite de qualité Référence de qualité

Ammonium (en NH+4 ) <0,04 mg/L >00,1 mg/L

Bact. aér. revivifiables à 22°-68h 0 n/mL

Bact. aér. revivifiables à 36°-44h 0 n/mL

Bact. et spores sulfitorédu./100ml 0 n/100mL > 0 n/100mL

Bactéries coliformes/100ml-MS 0 n/100mL > 0 n/100mL

Carbone organique total 1,5 mg/L C > 2 mg/L C

Chlore libre < 0,10 mg/LCl2

Chlore total 0,10 mg/LCl2

Coloration < 5 mg/L Pt > 15 mg/L Pt

Conductivité à 25°C 421 µS/cm 6200 et > 1100 µS/cm

Entérocoques /100ml-MS 0 n/100mL > 0 n/100mL

Escherichia coli /100ml-MF 0 n/100mL > 0 n/100mL

Fer total <20 µg/l < 200 µg/l

Escherichia coli /100ml-MF 0 n/100mL > 0 n/100mL

Nitrates (en NO−3 ) 65mg/L > 50 mg/L

Nitrates (en NO−2 ) <0,02 mg/L > 0,5 mg/L

Odeur (qualitatif) 0 qualit.

Température de l’eau 10,0° C > 25° C

Titre alcalimétrique < 1,0° F

Titre alcalimétrique complet 6,8° F

Titre hydrotimétrique

pH 8,05 unité pH 6 6,5 et > 9 unité pH

Source : ministère chargé de la santé.

98


� Document 2

Devenir des engrais dans l’environnement dans une exploitation maraîchère

Source : Banque de schémas SVT académie de Dijon.

� Document 3

Quantité de nitrates restant dans le sol après la récolte en fonction de la dose d’azote apportée à

la culture

Source : http ://fermedanielbolduc.com

L’azote est un élément fertilisant fort important mais il est également potentiellement polluant

car son utilisation peut conduire à une accumulation de nitrates dans les sols. Une

expérimentation a été réalisée au Québec dans une ferme produisant des pommes de terre. Les

résultats calculés à partir des données de 2004, 2005 et 2006 sont reportés sur le graphique

ci-dessus.

99


� Document 4

Rendement relatif d’un champ de pommes de terre en fonction de la dose d’azote appliquée lors

de la plantation

Source : http ://fermedanielbolduc.com

I. Questions

Le maire de ce village a émis un avis déconseillant provisoirement la consommation de l’eau du

robinet.

À l’aide des documents et de vos connaissances, répondez aux questions suivantes.

1 Justifiez l’avis émis par le maire.

2 Montrez comment l’apport d’azote par les agriculteurs peut être source de pollution de l’eau.

Votre réponse prendra en compte notamment les interactions entre le sol et les nitrates en termes

d’échanges d’ions.

II. Commentaire argumenté

Un agriculteur du village utilise 175 kg/ha d’azote pour ses cultures de pommes de terre. Déve-

loppez une argumentation pour le convaincre de diminuer cet apport d’azote aux cultures.


personnelles (qui intègrent, entre autres, les connaissances acquises dans différents champs dis-

ciplinaires).

100


I. Questions

1


Il s’agit de comprendre, grâce à l’analyse de

l’eau (document 1) pourquoi le maire du vil-

lage déconseille provisoirement à la population

de boire l’eau du robinet.

Le tableau d’analyse indique les normes de

qualité à respecter pour les différentes bacté-

ries, les ions minéraux, la température, le pH.

Vous devez repérer quels critères ne sont pas

respectés qui rendent l’eau momentanément

non potable.


Potabilité : ensemble de critères (composition

chimique et bactériologique, température, pH,

qualité gustative...) définissant une eau propre

à la consommation humaine.

Les Escherichia coli et les Entérocoques sont

des bactéries.

Titre hydrotimétrique : c’est l’indicateur de

la minéralisation de l’eau. On parle également

de dureté de l’eau.

2


Il s’agit d’expliquer pourquoi un apport exces-

sif d’engrais azoté par les agriculteurs peut pro-

voquer une pollution de l’eau. Le document 2

vous indique le devenir des engrais après pul-

vérisation et le document 3 permet de déter-

miner la quantité de nitrates résiduels en fonc-

tion de la dose d’azote apportée. On attend dans

la réponse une explication concernant les in-

teractions entre le sol et les nitrates en termes

d’échanges d’ions, ce qui signifie que vous de-

vez expliquer le fonctionnement du complexe

argilo-humique.


Le complexe argilo-humique ou CAH est

constitué d’argiles et d’humus. La surface de

cet agrégat est chargée négativement. Il est

donc capable de fixer des ions positifs. C’est

une surface d’échanges des ions avec la solu-

tion du sol.

Nitrates : substances chimiques de formule

NO3- qui entrent dans le cycle de l’azote et sont

un composant majeur des engrais inorganiques.

Ils sont importants pour la croissance des végé-

taux chlorophylliens.

Lessivage : entraînement par les eaux d’infil-

tration des substances solubles vers les couches

profondes ou vers les eaux souterraines ou ri-

vières ayant pour effet de rendre la terre inculte.

Aquifère : formation géologique constituée de

roches poreuses ou fissurées contenant de fa-

çon temporaire ou permanente de l’eau qui peut

être mobilisée.



Vous devez développer une argumentation

pour convaincre l’agriculteur de ce village à ré-

duire sa dose d’engrais. Pour cela, vous pou-

vez vous appuyer sur les informations des do-

cuments : pollution de l’eau par les nitrates ren-

dant l’eau non potable, lessivage des engrais,

quantité de nitrates résiduels très importante

au-delà de certaines doses d’azote, réduction

du rendement s’il y a un excès d’engrais. Vous

pourrez également étoffer votre commentaire

à l’aide de vos connaissances sur le complexe

argilo-humique, sur les problèmes de santé liés

aux excès de nitrates, sur l’eutrophisation des

rivières, etc.



Étudier maintenant plus précisément le docu-

ment 4 et situer sur le graphique la dose des

175 kg/ha d’azote qu’utilise l’agriculteur du

101


village. Repérer également les nitrates rési-

duels pour 175 kg/ha (document 3).


Étape 1

Indiquer au brouillon la trame de votre ré-

ponse :

L’introduction expose la problématique : né-

cessité de diminuer l’apport d’azote pour les

cultures de pommes de terre afin de réduire les

pollutions et les coûts d’exploitation, sans tou-

tefois réduire le rendement.

Le développement :

– Problème de pollution de l’eau par les ni-

trates dans votre village en lien avec l’épan-

dage d’azote (eau non potable, problème de

santé publique, lessivage des nitrates rési-

duels, CAH) (document 1 à 3).

– Apport d’engrais et rendement des cultures

(document 4) : rendement maximal à

125 kg/ha (citer des valeurs chiffrées).

La conclusion : les avantages de réduire

l’apport d’engrais (préservation de l’environ-

nement, eau potable, rendements augmentés,

coûts réduits puisque moins de frais d’en-

grais...).

Étape 2


N’oubliez pas que vous vous adressez directe-

ment à l’agriculteur : votre rédaction doit donc

être personnalisée (Monsieur...). Essayez d’être

convainquant(e).

102


I. Questions

1 Le maire du village a émis un avis déconseillant provisoirement la consommation de l’eau

du robinet. En effet, l’étude des résultats d’analyse de l’eau du village (document 1) montre que

toutes les valeurs des paramètres sont dans les normes de qualité, à l’exception des nitrates dont

la valeur est de 65 mg/ l, alors que la limite de qualité est inférieure à 50 mg/ l.

Aussi le critère de potabilité de l’eau n’est-il pas respecté. Il est donc déconseillé de boire l’eau

du robinet tant que le taux de nitrates sera supérieur à 50 mg/ l.

2 Le document 2 nous présente le devenir des engrais dans l’environnement à la suite d’une

pulvérisation dans une exploitation maraîchère.

Lors de la pulvérisation, une très faible partie d’engrais se disperse dans l’atmosphère, une autre

partie est lessivée en surface et rejoint les rivières, la plus grande partie s’infiltre dans le sol.

Les ions contenus dans les engrais, notamment les ions nitrates, se fixent sur le complexe argilo-

humique du sol et constituent une réserve qui pourra être prélevée par les plantes. Cependant, si

l’épandage d’engrais est trop important, l’excès d’ions ne pourra être retenu par le sol, il se re-

trouvera dans la nappe phréatique, puis, éventuellement, dans les rivières, créant une pollution des

réservoirs aquifères.

Le document 3 traduit la quantité de nitrates résiduels dans une ferme produisant des pommes de

terre en fonction de l’apport d’azote.

En l’absence d’apports d’azote, les nitrates résiduels sont aux environs de 48 mg/ kg de sol. Ces

nitrates, très solubles, sont lessivés puisqu’ils ne sont pas fixés par le complexe argilo-humique du

sol. Un apport d’azote jusqu’à 110 kg/ ha provoque une faible augmentation des nitrates résiduels

jusqu’à 60mg/ kg de sol. Il y a ensuite stabilisation, même si l’apport augmente jusqu’à 137 kg/ ha.

L’azote apporté est principalement utilisé par les plantes. Au-delà de cette valeur, la quantité de

nitrates résiduels augmente fortement, traduisant un excès d’azote qui ne peut être prélevé par la

culture.

Ainsi un excès d’apport d’azote provoquera un excès de nitrates résiduels dans le sol qui, par

lessivage et/ ou infiltration, provoquera la pollution des réservoirs aquifères, nappes phréatiques

et rivières...


Monsieur,

Vous avez des cultures de pommes de terre et vous utilisez 175 kg/ ha d’azote afin d’augmenter

le rendement. Il apparaît que cet apport d’engrais n’est pas le plus adapté au regard des analyses

et des études scientifiques réalisées. Votre objectif est bien sûr d’augmenter votre production de

pommes de terre par hectare, tout en réduisant le coût de production. Cependant, il est également

essentiel de préserver l’environnement des pollutions.

Plusieurs arguments sont en faveur d’une réduction de votre épandage d’engrais.

Tout d’abord, les analyses d’eau de votre village révèlent un excès de nitrates. Leur valeur est de

65 mg/ L alors que la valeur limite de potabilité est fixée à 50 mg/ L. Il y a donc pollution de

103


la nappe phréatique, ce qui rend l’eau de robinet impropre à la consommation (document 1). Un

excès de nitrates dans l’eau est un risque pour la santé et plus particulièrement pour les femmes

enceintes et les nourrissons. En effet, dans l’organisme les nitrates se transforment en nitrites qui

réduisent les capacités de transport du dioxygène par l’hémoglobine. À plus long terme les nitrates

participent à la formation de nitrosamines ayant des effets cancérigènes.

L’excès de nitrates est directement lié à la quantité d’azote pulvérisée dans les champs. En ef-

fet, seule une certaine quantité d’azote sous forme d’ions nitrates peut être fixée par le complexe

argilo-humique du sol et absorbée par les plantes. L’excès est lessivé, entraîné vers la nappe phréa-

tique et les rivières (document 2).

Un excès de nitrates dans les rivières provoque une prolifération des algues. Celles-ci consomment

le dioxygène de l’eau aux dépens de certaines espèces de poissons qui risquent de disparaître. Il y

a donc des conséquences importantes sur l’environnement.

Les études pour un champ de pommes de terre ont montré qu’un apport d’azote jusqu’à 137 kg/ ha

augmente peu la quantité de nitrates résiduels (60 mg/ kg) mais qu’au-delà l’augmentation est

très importante, provoquant alors une pollution des aquifères. Un apport de 175 kg/ ha entraîne

100 mg/ kg de nitrates résiduels (document 3).

Bien sûr, je suppose que vous craignez peut-être une baisse de vos rendements si vous diminuez

la dose d’engrais azotés...

En réalité, les mesures de rendements pour un champ de pommes de terre montrent qu’ils sont au

maximum pour un apport de 125 kg/ ha. En dessous, ou au-dessus de cette valeur, le rendement

diminue (document 4).

Ainsi, au regard de tous ces éléments, je vous conseille donc de réduire votre apport d’engrais

à 125 kg/ ha, ce qui vous permettra d’obtenir un rendement maximal, de réduire votre coût de

production par diminution des frais d’engrais, tout en préservant la nappe phréatique des pollutions

en nitrates. L’eau du robinet pourra être consommée à nouveau, dès lors que le taux de nitrates

sera inférieur à 50 mg/ L.

104


Les salmonelles

� Document 1 : Une maladie liée à l’alimentation : la salmonellose

Les bactéries responsables de la salmonellose sont les salmonelles. On les trouve dans l’intestin,

les déjections et l’environnement. L’infection se fait par la bouche par le biais de la nourriture ou

de l’eau souillée. La salmonellose est une maladie grave et souvent mortelle pour de nombreux

animaux, qui peut être contagieuse pour les hommes. La salmonelle est une bactérie dite « méso-

phile » car elle se développe dans une fourchette assez large de températures (5°C à 47°C). Cette

bactérie existe en petit nombre dans les aliments mais un taux trop élevé est responsable d’une

TIA [Toxi Infection Alimentaire] : la salmonellose.

Source : http ://chainedufroid.free.fr.

�Document 2 : Températures internes de cuisson recommandées pour préserver la sécurité alimentaire

Bœuf, veau et agneau (morceaux et pièces entières) :

– mi-saignant 63°C ;

– à point 71°C ;

– bien cuit 77°C.

Porc (morceaux et pièces entières) :

– 71°C.

Volaille (par exemple poulet, dinde, canard) :

– morceaux 74°C ;

– volaille entière 85°C.

Viande hachée et mélanges de viandes (par exemple hamburgers, saucisses, boulettes de viande,

pains de viande, ragoûts) :

– bœuf, veau, agneau et porc 71°C ;

– volaille 74°C.

105


� Document 3

Effet de la température sur les microorganismes

Source : EMS.

Bactéries psychrophiles : qui peuvent vivre à des températures variant de −5 à 30°C et dont ledéveloppement est optimal à 15°C.

Bactéries thermophiles : qui sont capables de vivre à des températures extrêmement élevées, mor-

telles pour la majorité des êtres vivants.

106


Bactéries saprophytes : qui sont capables de se nourrir de matière organique en décomposition.

I. Questions

À l’aide des documents et de vos connaissances, répondez aux questions suivantes.

1 Relevez, parmi toutes les techniques de conservation évoquées, celle qui implique une trans-

formation physique et celle qui met en jeu une réaction chimique.

2 Expliquez l’effet de la température sur le développement des salmonelles.


La conservation des aliments pose des problèmes en termes de santé individuelle et publique.

Vous rédigerez un article de presse visant à sensibiliser les consommateurs à cette question et

notamment à les convaincre d’adopter des attitudes responsables entre l’achat d’un steak haché

surgelé et la consommation de celui-ci, cru ou cuit, pour préserver leur santé.

Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et votre culture (qui

intègre, entre autres, les connaissances acquises dans différents champs disciplinaires).

107


I. Questions

1


Vous devez faire le lien entre les techniques de

conservation citées dans le document 3 et la

transformation physique ou chimique de l’ali-

ment.


Les transformations physiques concernent les

changements d’état : état solide, état liquide

ou état gazeux. Exemple : la congélation, ré-

frigération, pasteurisation, lyophilisation, irra-

diation...

Les transformations chimiques concernent les

situations où des molécules de réactifs se trans-

forment en molécules de produits. Exemple :

cuisson.

Pasteurisation : les aliments sont chauffés au

point d’ébullition afin de détruire les agents pa-

thogènes.

Stérilisation : même principe que la pasteuri-

sation mais à plus forte température.

Lyophilisation : élimination de l’eau après

congélation. L’eau est indispensable au déve-

loppement des microorganismes : la réduction

de la quantité d’eau dans l’aliment empêche

donc leur prolifération.

2


Il s’agit d’extraire du document 1 les informa-

tions concernant la fourchette de température

pour laquelle les salmonelles se développent et

de faire le lien avec le document 3 qui précise

les effets des températures sur les bactéries.


Mésophiles : bactéries se développant entre

5°C et 47°C.

Bactérie pathogène : bactérie qui peut causer

une maladie.



À partir de la situation de l’achat d’un steak ha-

ché surgelé, vous devez convaincre le consom-

mateur des bonnes attitudes à avoir pour la

conservation du produit jusqu’à sa consomma-

tion (cuite ou crue) et éviter la prolifération des

microorganismes, source d’infections alimen-

taires telles que les salmonelloses. (Chaîne du

froid à respecter, température de cuisson...)


Un autre exemple d’infection peut être cité : in-

fection par une bactérie Escherichia Coli en Al-

lemagne en 2011.


Étape 1 :

Rédiger la trame de votre réponse au brouillon

L’introduction présente la problématique :

problèmes des infections d’origine alimentaire

dues à une méconnaissance des bonnes at-

titudes de conservation des aliments par les

consommateurs.

Le développement :

– Respecter la température de conservation

(chaîne du froid, sac congélation).

– Effets de la température sur les bactéries à

-18°C et à 5°C (congélateur et réfrigérateur),

dont les salmonelles.

– La température de cuisson.

– Consommation du steak crue : précautions.

– Mesures d’hygiène lors de la préparation et

avant le repas : se laver les mains.

La conclusion : le respect des durées, des tem-

pératures de conservation, des températures de

cuisson, de l’hygiène évite les infections.

Étape 2 :

Trouver un titre à votre article (si possible ori-

ginal ou qui interpelle) et éventuellement des

titres à vos paragraphes.

108


I. Questions

1 Parmi les techniques de conservation des aliments citées, on peut distinguer la congélation, la

cuisson, la pasteurisation et la stérilisation.

Lors de la congélation, les aliments subissent des transformations physiquesmais leur composition

chimique n’est pas modifiée. Il y a solidification de tous les liquides contenus dans l’aliment : c’est

un changement d’état. La pasteurisation (65°C ou 90°C) ou la stérilisation (120°C) correspondent

également à un changement d’état par transformation physique avec vaporisation.

En revanche, la cuisson met en jeu une réaction chimique avec transformation de la matière. Les

molécules de départ forment des produits.

2 Les salmonelles sont des bactéries mésophiles qui se développent dans une fourchette de tem-

pérature entre 5°C et 47°C (document 1).

En dessous de 5°C, les salmonelles arrêtent leur développement mais ne sont pas détruites. Les

réactions chimiques nécessaires au développement ne peuvent plus se réaliser.

À partir de 5°C, les bactéries se multiplient lentement, puis leur développement s’accroît avec

l’augmentation de la température. Les conditions optimales de température se situent vers 37°C.

En effet, une température élevée favorise la prolifération des cellules. Par contre au-delà de 47°C,

les bactéries sont détruites par la chaleur (documents 1 et 2).


Des mesures simples pour une bonne hygiène alimentaire !

Régulièrement, la multiplication de bactéries pathogènes sur des aliments provoque des infections

qui ont des conséquences plus ou moins graves sur la santé : gastro-entérites, infections diverses.

Il y a plusieurs mois, en Allemagne, une contamination des aliments par la bactérie pathogène

E. Coli a provoqué plusieurs morts et entraîné des lésions irréversibles de certains organes chez

d’autres patients.

Une autre bactérie pathogène, la salmonelle, qui se développe sur les aliments est responsable

d’une infection chez l’homme, la salmonellose.

Or des mesures simples permettraient d’éviter ce genre de catastrophes !

La température, surveillez la température !

Prenons un exemple simple. Vous achetez au supermarché un steak haché surgelé. Que faites-vous

entre le moment de son achat et sa consommation ?

Il s’agit d’éviter la prolifération des micro-organismes pathogènes comme, par exemple, les sal-

monelles. Le respect des températures de conservation est alors essentiel.

Tout d’abord munissez-vous d’un sac isotherme ou d’une glacière afin de maintenir votre viande

surgelée pendant le transport jusqu’à votre domicile. Dès votre arrivée, placer votre steak au

congélateur (-18°C) ou à décongeler dans votre réfrigérateur (5°C).

À -18°C, les micro-organismes arrêtent tout développement mais ne sont pas détruits.

À 5°C, les salmonelles et autres micro-organismes se développent très lentement mais il est tou-

tefois préférable de consommer assez rapidement votre viande.

109


Au moment de la consommation de la viande et avant chaque repas, lavez-vous les mains pour

éviter un apport externe de micro-organismes. (Les salmonelles se trouvent dans l’intestin, les

déjections et l’environnement.)

Si vous décidez de manger la viande crue, il faudra la consommer rapidement car les bactéries

prolifèrent à température ambiante (20°C).

Si vous cuisez la viande, il est conseillé de la porter à plus de 71°C, ce qui détruit toutes les

bactéries pathogènes.

Le respect des températures de conservation et de cuisson, allié à une bonne hygiène personnelle,

limitent les risques d’infections.

110


Un test de fertilité

Pour les couples souhaitant concevoir un enfant, il existe depuis plusieurs années des tests phar-

maceutiques de fertilité adressés aux femmes.

� Document 1 : Extraits d’une notice d’utilisation d’un test de fertilité vendu en pharmacie.

« Comment le test d’ovulation peut vous aider ?

Le test d’ovulation détecte la montée de l’hormone lutéinisante (LH) dans vos urines.

Votre fertilité est maximale le jour de cette montée de LH et le lendemain.

Vos deux jours les plus fertiles commencent dès que le test d’ovulation détecte votre montée de

LH. Si vous avez des rapports sexuels dans les 48 heures suivantes, vous maximisez vos chances

de concevoir un bébé. »

Questions

1 À partir du document 1 et de vos connaissances, expliquer le principe du test de fertilité.

2 A partir de vos connaissances, justifier l’information extraite d’une notice d’utilisation d’un

test de fertilité : « Si votre résultat est positif [...], vous n’avez plus besoin de tester au cours de ce

cycle. »

111


3 Cocher uniquement la réponse exacte

� Ce test peut être utilisé comme moyen contraceptif efficace : en faisant le test à chaque cycle

pour connaître la date de l’ovulation, on peut s’abstenir périodiquement de rapports sexuels.

� Ce test peut être utilisé comme moyen contraceptif efficace : en faisant le test pour connaître la

date de l’ovulation pour un cycle, on peut miser sur la régularité parfaite des cycles pour s’abstenir

périodiquement de rapports sexuels.

� Ce test ne peut pas être utilisé comme moyen contraceptif : un rapport sexuel deux à trois jours

avant la montée de LH peut être fécondant à cause de la durée de vie des spermatozoïdes.

� Ce test ne peut pas être utilisé comme moyen contraceptif : un rapport sexuel deux à trois jours

avant la montée de LH peut être fécondant à cause de la durée de vie de l’ovule.

112


Questions

1


Dans ce sujet, il s’agit de comprendre l’inté-

rêt d’un test de fertilité basé sur la détection

du taux de LH, d’expliquer le rôle de cette hor-

mone et de mettre en lien le résultat positif du

test avec la période de fertilité de la femme.


La fertilité est la capacité d’un couple à conce-

voir un enfant suite à un rapport sexuel non pro-

tégé. Le test de fertilité proposé est basé sur la

détection du pic de concentration de l’hormone

lutéinisante, LH.

Quelques rappels : le cycle menstruel de la

femme commence le premier jour des règles

et se termine le jour précédent les règles sui-

vantes. Lors de la première phase du cycle, les

follicules ovariens se développent sous l’action

de l’hormone hypophysaire FSH (hormone fol-

liculostimulante) et un des follicules arrive pro-

gressivement à maturité pour former le folli-

cule de De Graaf. Le follicule sécrète des hor-

mones, les œstrogènes qui agissent sur le déve-

loppement de l’utérus. Un taux élevé d’œstro-

gènes provoque une augmentation subite (par

rétrocontrôle positif) de la sécrétion de l’hor-

mone lutéinisante, LH, par l’hypophyse, appelé

pic de LH responsable de l’ovulation. L’ovula-

tion se produit 24 à 36 heures après l’augmen-

tation du taux de LH. Ainsi les dosages de LH

dans les urines permettent de repérer l’ovula-

tion, donc la période de fertilité.

Fertilité : capacité d’un couple à procréer.

Infertilité : incapacité d’un couple à procréer

après deux ans de rapports sexuels non proté-

gés.

LH : hormone lutéinisante sécrétée par l’hypo-

physe antérieure.

2


La femme dispose de plusieurs tests d’ovula-

tion et on vous demande d’expliquer pourquoi,

dès lors que le test est positif, il n’est plus

nécessaire de faire d’autres tests les jours qui

suivent.


La femme dispose en général dans une boîte

de sept tests qui lui permettent de commencer

quelques jours avant la date présumée de l’ovu-

lation, mais il n’est pas nécessaire qu’elle les

utilise tous. Dès que le test est positif, le pic de

LH est sur le point de se produire et va provo-

quer l’ovulation. Elle peut conserver les tests

non utilisés éventuellement pour un cycle sui-

vant.

3


Il s’agit de trouver les bons arguments parmi

les propositions pour indiquer si un test d’ovu-

lation peut être ou non un moyen contraceptif.


Le test d’ovulation est utilisé par les femmes

afin d’augmenter leur chance d’être enceinte

suite à des rapports sexuels (non protégés) afin

de repérer la période de leur cycle où elles sont

les plus fertiles. Il n’a pas été conçu comme

un moyen contraceptif. En effet, même si la

femme a repéré son ovulation, des rapports

sexuels deux à trois jours avant le pic de LH

peuvent être fécondant car les spermatozoïdes

sont viables 5 jours dans les voies génitales de

la femme. Il n’est pas possible de connaître pré-

cisément les jours d’abstinence pour éviter une

fécondation car les cycles ne sont pas toujours

réguliers.

113


Questions

1 Ce test de fertilité est basé sur la détec-

tion d’une augmentation du taux de LH dans

les urines. En quoi la détermination de ce taux

permet-elle à la femme de repérer les jours les

plus fertiles de son cycle ?

La période de fertilité correspond aux jours du

cycle où un rapport sexuel non protégé peut

être fécondant. Pour qu’il y ait fécondation, il

est nécessaire que l’ovulation se soit produite,

c’est-à-dire que l’ovocyte ait été libéré du fol-

licule mûr dans les trompes.

Le pic de sécrétion de l’hormone lutéinisante,

LH, sécrétée par l’hypophyse antérieure agit

sur le follicule mûr de l’ovaire en provoquant

l’ovulation. La notice de ce test nous précise

que les deux jours les plus fertiles commence

dès que le test d’ovulation détecte une montée

de LH, ce qui signifie que l’ovulation va se pro-

duire pendant cette période.

Ainsi, unemontée de LH détectée le 12e jour du

cycle permet à la femme de repérer que l’ovu-

lation va se produire le 12e ou 13e jour du cycle,

moment propice à des rapports sexuels fécon-

dants. Le couple augmente donc ses chances

de concevoir un bébé. L’ovule a une durée de

vie assez courte, de 24 h après ovulation, tan-

dis que les spermatozoïdes ont une durée de vie

de 5 jours dans les voies génitales féminines.

Des rapports sexuels du 9e jour au 14e jour

dans le cas du cycle présenté pourraient être fé-

condants avec une fertilité maximale les 12e et

13e jours.

2 Un test positif indique que la montée en

concentration de LH se réalise, donc que le pic

de LH est imminent et va déclencher l’ovula-

tion. Ainsi, il n’est pas nécessaire que la femme

poursuive les tests dans les jours qui suivent,

puisqu’elle peut dès lors repérer qu’elle est

dans sa période la plus fertile.

Un seul pic de LH se produit par cycle. Si les

rapports sexuels avec son conjoint ne sont pas

fécondants, elle devra recommencer les tests

d’ovulation le mois suivant à nouveau vers le

10e jour du cycle.

3 Réponse 3 : ce test ne peut pas être uti-

lisé comme un moyen contraceptif : un rapport

sexuel deux à trois jours avant la montée de LH

peut-être fécondant à cause de la durée de vie

des spermatozoïdes.

114


Un cas d’infertilité temporaire

Madame X est une jeune femme de 26 ans qui désire un enfant avec son conjoint et ce depuis

plus de 2 ans sans succès. Madame X n’a plus de cycle et présente des aménorrhées (absence de

règles).

Ce couple décide de consulter un centre d’Assistance Médicale à la Procréation afin de remédier

à cette infertilité. Le spermogramme du conjoint de Madame X se révèle normal. Les résultats

d’une échographie des ovaires, d’un bilan hormonal sanguin de Madame X durant un mois ainsi

que le traitement préconisé par le médecin sont fournis ci-dessous.

� Document 1 : résultat de l’échographie

L’échographie des ovaires de Madame X montre la présence d’un stock important de follicules

tous immatures (incapables d’ovulation) mais contenant des ovules.

� Document de référence :

Coupe d’ovaire de mammifère femelle

115


� Document 2 : résultats d’analyses médicales de Madame X

Valeurs

Hormone

Valeurs de référence Taux mesurés chez Mme X

Hormone hypophysaire

FSH

Taux variables en fonction des phases

du cycle :

Phase folliculaire : 3,5 - 2,5 Ul/L

Pic ovulatoire : 4,7 - 21,5 Ul/L

Phase lutéale : 1,7 - 7,7 Ul/L

2,5 Ul/L quelle que soit la phase

du cycle

Hormone hypophysaire

LH


du cycle :

Phase folliculaire : 2,4 - 12,6 Ul/L

Pic ovulatoire : 14 - 95,6 UI/L

Phase lutéale : 1,0 - 11,4 Ul/L

1,1 Ul/L quelle que soit la phase

du cycle

Hormone ovarienne

Œstradiol


du cycle :

Phase folliculaire : 24,5 -195 pg/mL

Pic ovulatoire : 66,1 - 411 pg/mL

Phase lutéalfi : 40 - 261 nn/ml

14 pg/mL quelle que soit la

phase du cycle

Ul = unités internationales (arbitraires)

� Document 3 : traitement de Madame X

Le médecin prescrit la pose d’une pompe à hormones qui délivre par pulsation toutes les heures de

la journée de la GnRH. Cette mini pompe de la taille d’un baladeur MP3 est reliée à la circulation

sanguine de madame X par un cathéter (sonde) posé sur le ventre. La GnRH est une hormone

normalement sécrétée par l’hypothalamus, centre nerveux proche de l’hypophyse, induisant la sé-

crétion par cette dernière de LH (hormone lutéinisante) et de FSH (hormone folliculo-stimulante).

Au cours du traitement, des prises de sang régulières et des échographies des ovaires montrent :

– des taux de LH et FSH et d’œstradiol qui redeviennent normaux avec un pic d’œstradiol à

250/300 pg/mL vers le 13e jour du cycle suivi d’un pic de LH à 56 Ul/L au 14e jour du cycle.

– de nombreux follicules mûrs.

Dès le traitement, les cycles redeviennent réguliers et après trois mois de ce traitement Madame

X est enceinte.


À l’aide de vos connaissances et de l’exploitation des documents, expliquer d’une part les causes

de l’infertilité temporaire de Madame X et, d’autre part, la réussite de son traitement.

116




Il s’agit de relier toutes les observations concer-

nant la patiente afin d’expliquer son inferti-

lité sachant que son conjoint présente un sper-

mogramme satisfaisant. Madame X n’a pas

de cycles, pas de règles, des follicules ova-

riens immatures et des taux hormonaux faibles

et constants (pour FSH, LH et l’œstradiol).

Vous devez expliquer comment dans le cas

d’un cycle normal les hormones hypophy-

saires, FSH et LH agissent sur l’ovaire, qui sé-

crète à son tour l’œstradiol, ayant un rôle dé-

clenchant important pour le pic de LH respon-

sable de l’ovulation.

Le traitement proposé par le médecin est une

injection pulsatile de Gn-RH qui permet de

rétablir des taux hormonaux suffisants et va-

riables indispensables pour déclencher l’ovula-

tion, donc la fertilité de la patiente.


Voici les définitions de quelques termes utiles

pour votre réponse.

Aménorrhées : absence de règles.

PMA : procréation médicalement assistée.

Parmi les techniques de PMA, on trouve l’insé-

mination artificielle, la FIVETE : fécondation

in vitro, et le transfert d’embryons.

Spermogramme : examen qui consiste à ana-

lyser le sperme afin de repérer d’éventuelles

anomalies des spermatozoïdes ainsi que leur

nombre.

Infertilité : incapacité d’une couple à avoir un

enfant après deux ans de rapports sexuels non

protégés.

Échographie : procédé utilisant les ondes so-

nores pour observer la structure des organes.

FSH : hormone folliculo-stimulante sécrétée

par l’hypophyse et qui agit en favorisant le dé-

veloppement des follicules.


physe et déclenchant l’ovulation suite à son pic

de sécrétion. Elle permet également la transfor-

mation du reste du follicule en corps jaune.

Œstradiol : hormone ovarienne libérée par les

cellules folliculaires. Elle agit sur le dévelop-

pement de l’endomètre.

GN-RH : neuro-hormone produite par les neu-

rones de l’hypothalamus qui stimule la libéra-

tion de LH et FSH par l’hypophyse.


Étape 1 :



Étape 2 :

Faire un plan au brouillon avec tous les points

à aborder.


Introduction : poser le problème du couple et

de Madame X.

Développement :

– Recherche des causes de l’infertilité : les

anomalies constatées par Madame X (ab-

sence de cycles, de règles), les résultats de

l’échographie de l’ovaire de Madame X,

l’évolution normale des follicules lors d’un

cycle, les résultats de l’analyse sanguine

(FSH, LH, œstradiol) et comparaison avec

les taux de référence, les effets des hormones

pour le cas d’un cycle normal.

– Le traitement du médecin : injection de

GNRH et effets sur Madame X, explication

du rôle de la Gn-RH.

– Proposer une date de début des tests au re-

gard du cycle de Mme C.

Conclusion : les causes d’infertilité (sécrétion

Gn-RH défectueuse entraînant des taux hormo-

naux, hypophysaires et ovariens, insuffisants et

constants. Fertilité rétablie suite au traitement.)

117


Étape 3 :

Rédiger en suivant la trame de votre plan. Ne

pas oublier de citer des valeurs chiffrées pour

les taux hormonaux.

Remarque : si vous manquez de temps ou si

cela est plus facile pour vous, il est possible

d’illustrer vos explications d’un ou de plu-

sieurs schémas montrant l’interaction du com-

plexe hypothalamo-hypophysaire sur l’ovaire.

Par exemple, un schéma montrant le cas d’un

cycle normal et un schéma traduisant les ano-

malies de fonctionnement de Madame X.

118



MadameX et son conjoint souhaite avoir un enfant. Or depuis plus de deux ans, ils ont des rapports

sexuels non protégés qui n’aboutissent pas à une grossesse.

Afin de remédier à ce problème d’infertilité, le couple va consulter un centre d’Assistance Mé-

dicale à la Procréation afin de comprendre les causes de son infertilité et de suivre un traitement

pour y remédier.

Quelles sont les causes de l’infertilité temporaire de Madame X et en quoi le traitement du médecinpermettra-t-il à la patiente une grossesse ?

Le conjoint de la patiente a déjà fait un spermogramme qui se révèle normal, le nombre de sper-

matozoïdes ainsi que la qualité du sperme est satisfaisante. Il semblerait que l’infertilité du couple

résulte d’un problème qui concerne Madame X. En effet, elle n’a plus de cycles et présente des

aménorrhées. Cette absence de règles alors qu’elle n’est pas enceinte traduit une anomalie.

Le médecin fait tout d’abord une échographie des ovaires qui montre un stock important de folli-

cules tous immatures mais qui contiennent des ovules (Document 1). Dans le cas normal, à chaque

cycle à partir de la puberté, les follicules évoluent petit à petit et un des follicules arrivent à matu-

rité : on parle de follicule de De Graaf, qui renferme l’ovocyte.

Cette évolution des follicules se fait sous l’action d’une hormone hypophysaire, la FSH, hor-

mone folliculo-stimulante, sécrétée par l’hypophyse. L’absence de follicule mûr chez Madame

X, conduit le médecin à réaliser des analyses complémentaires des taux sanguins des hormones

hypophysaires : FSH, LH, et ovarienne : l’œstradiol.

Le document 2 montre que le taux de FSH de le patiente est faible et constant à 2,5 UI/L, quel

que soit le moment du cycle, alors que les valeurs de référence traduisent des taux variables, avec

un pic au moment de l’ovulation (21,5 UI/L). Ces observations peuvent expliquer la présence de

follicules immatures dans les ovaires et l’absence de follicules mûrs chez Madame X.

Le taux de LH est très faible également (1,1 UI/L) et constant chez la patiente, alors que les taux

varient au cours d’un cycle normal en phase folliculaire et phase lutéale, entrecoupées par un pic

ovulatoire très important (concentrations jusqu’à 95,6 UI/L). L’hormone lutéinisante est sécrétée

par l’hypophyse. Elle agit sur le follicule mûr et c’est le pic de LH qui provoque l’ovulation,

c’est-à-dire la libération de l’ovocyte dans le pavillon de la trompe. En absence de pic de LH,

l’ovulation ne peut se produire, donc Madame X ne peut être enceinte.

Les concentrations en œstradiol sont également faibles et constantes (14 pg/ ml), alors que des

variations s’observent dans le cas d’un cycle normal avec un pic ovulatoire conséquent (jusqu’à

411 pg/mL). L’œstradiol est une hormone ovarienne sécrétée par le follicule ovarien. Peu avant

l’ovulation, le pic d’œstradiol agit par rétrocontrôle positif sur l’hypophyse provoquant les pics

de FSH et de LH.

Ainsi chez Madame X, l’absence de variations des taux hormonaux de FSH, LH et œstradiol

explique l’absence de cycle, d’ovulation et de règles.

119


Quel traitement est proposé par le médecin et en quoi permet-il de rétablir les variations hormonales ?

Le médecin prescrit la pose d’une pompe qui délivre par pulsations toutes les heures de la journée,

la Gn-RH. Cette hormone est normalement sécrétée de façon pulsatile par l’hypothalamus et agit

sur la libération des hormones hypophysaires, FSH et LH.

Le traitement permet de rétablir chez Madame X des taux hormonaux normaux avec un pic d’œs-

tradiol le 13e jour suivi d’un pic de LH le 14e jour. De nombreux follicules mûrs sont visibles

dans l’ovaire grâce à un taux suffisant de FSH, puis le pic de LH, permis grâce au pic d’œstradiol,

déclenche l’ovulation.

Madame X présentait un problème de sécrétion de Gn-Rh, neurohormone sécrétée par l’hypo-

thalamus. La mise en place de pompe à Gn-Rh a permis de rétablir le fonctionnement du cycle

ovarien, grâce à des taux hormonaux hypophysaires et ovariens satisfaisants, et l’obtention d’une

grossesse chez la patiente trois mois après le début du traitement.

120


Les effets du RU 486

L’interruption volontaire de grossesse (IVG) est un droit depuis la loi Veil de 1975.

Document 1 : nombre d’IVG (interruption volontaire de grossesse) pour 1000 femmes en

fonction de leur âge.

D’après : Ça m’intéresse (février 2011)

On s’intéresse à l’évolution récente du nombre d’IVG.

� Document 2 : des expériences pour comprendre le mode d’action du RU 486.

Les expériences décrites ci-dessous ont été réalisées sur des lapines impubères pour comprendre

l’effet de la molécule RU 486 utilisée dans le cadre de l’IVG médicamenteuse.

Aspect de l’utérus, vu en coupe transversale, avant le traitement :

D’après : ”Ces hormones qui nous gouvernent”, Belin, Bibliothèque Pour La Science

On s’intéresse aux mécanismes d’action du RU486 utilisée lors des IVG médicamenteuses.

121


Questions

À l’aide des connaissances et des documents,

choisir les propositions exactes :

1 Le graphique montre qu’entre 1990 et 2005,

le nombre d’IVG en France a :


� baissé quel que soit l’âge

� augmenté quel que soit l’âge

� baissé chez les jeunes de moins de 25 ans

� augmenté chez les jeunes de moins de 25 ans

2 a) La comparaison des résultats des lots 1 et

2 permet d’affirmer que le développement de

la muqueuse utérine est stimulé par :


� l’œstradiol

� la progestérone

� le RU 486

� l’œstradiol et la progestérone

b)On peut déduire l’effet du RU 486, dans le

cas de l’IVG médicamenteuse, par la compa-

raison des lots :


� 1 et 3

� 2 et 3

� 1 et 6

� 2 et 6

c) Les résultats obtenus pour les lots 4, 5 et 6

montrent que l’effet du RU 486 sur l’utérus :


� est indépendant de la dose absorbée

� varie aléatoirement avec la dose injectée

� augmente avec la dose absorbée

� diminue avec la dose absorbée

3 Suite à une IVG un suivi médical peut être

proposé car elle n’est pas sans conséquences

physiques et psychiques.

Citez les méthodes hormonales de régulation

des naissances qui permettent d’éviter un re-

cours à l’IVG.

122


Questions

1


La question concerne l’évolution du nombre

d’IVG en France entre 1990 et 2005. Elle vise à

évaluer vos capacités à réaliser une lecture gra-

phique correcte.

IVG : interruption volontaire de grossesse.


Le graphique présente deux courbes, une pour

1990 et une pour 2005 indiquant le nombre

d’IVG pour 1000 femmes en fonction de l’âge.

2


Le RU 486 est une molécule utilisée dans le cas

d’une IVGmédicamenteuse. Cette IVG est réa-

lisée sous surveillancemédicale et peut s’effec-

tuer jusqu’à la neuvième semaine de grossesse.

Les expériences proposées visent à mettre en

évidence les effets du RU 486 sur la muqueuse

utérine. Pour cela on injecte à une lapine im-

pubère soit de l’œstradiol seul, soit de l’œstra-

diol et de la progestérone. Pour certains lots,

on traite en plus avec du RU 486 à différentes

concentrations. On observe ensuite l’aspect de

la taille de l’utérus et l’aspect de la muqueuse.

L’aspect de l’utérus avant traitement vous est

donné par un schéma en coupe transversale :

c’est le témoin.

Vous devez comparer les résultats expérimen-

taux des différents lots pour répondre aux ques-

tions. Pour les questions 2a et 2c, on vous in-

dique les lots à comparer, il n’y a donc pas de

difficultés majeures. La question 2b est plus dé-

licate puisqu’il faut choisir les lots à comparer.

Impubère : qui n’a pas atteint la puberté. Faire

des expériences chez une lapine impubère per-

met demettre en évidence l’action de hormones

que l’on injecte sans interaction avec des sécré-

tions hormonales que l’animal pourrait fabri-

quer s’il était pubère.

a)

äMobiliser ses connaissances et ses ca-

pacités d’analyse de résultats expérimen-

taux

On observe un développement important de

l’utérus et la muqueuse utérine (aspect de den-

telle utérine) suite à l’injection de progestérone

pour le lot 2 en plus de l’injection d’œstradiol.

L’aspect de la muqueuse après injection seule

d’œstradiol n’est pas différent de celui du té-

moin avant traitement.

b)



taux

Pour mettre en évidence l’action du RU 486,

les deux lots à comparer ne doivent faire va-

rier qu’un seul paramètre : l’injection ou non

de RU486 en plus de l’injection de progesté-

rone et d’œstradiol. Lors de la grossesse l’uté-

rus à une taille importante et la muqueuse pré-

sente un fort développement appelé « dentelle

utérine ». L’injection de deux hormones permet

de simuler l’aspect de l’utérus dans le cas d’une

grossesse.

La comparaison des lots 1 et 3 ne nous ren-

seigne pas sur l’action du RU 486, puisqu’il n’y

pas eu l’action préalable de la progestérone.

Pour les lots 2 et 3, deux paramètres expéri-

mentaux varient, l’injection de progestérone et

l’injection de RU 486, ce qui ne permet pas de

conclure. Il en est de même pour les lots 1 et 6.

Seuls les lots 2 et 6 permettent de déduire l’ef-

fet du RU 486 qui empêche le développement

de l’utérus et de la muqueuse.

123


c)



taux

En effet, plus la dose de RU 486 injectée est

importante en plus de l’œstradiol et de la pro-

gestérone, plus on observe une diminution de

la taille de l’utérus et de l’épaisseur de la mu-

queuse utérine. Ainsi l’effet observé de la pro-

gestérone (pour le lot 2) en absence de RU 486

est empêché.

Le RU 486 est un anti-progestérone, c’est-à-

dire qu’il empêche l’action de la progestérone,

à savoir le développement de la muqueuse uté-

rine. Il déclenche les règles et l’élimination de

l’embryon. La grossesse étant stoppée, on parle

de « pilule abortive ». Celle-ci est associée à

un médicament qui provoque des contractions

utérines.

3


Il s’agit d’une question de cours sur les mé-

thodes hormonales de régulation des nais-

sances. Ce sont lesméthodes contraceptives qui

utilisent les hormones : pilules, implant, patch,

anneau vaginal. Les pilules du lendemain et du

surlendemain peuvent être citées. Vous devez

exclure de votre exposé les préservatifs, stéri-

let et les stérilisations définitives.


Pour chaque méthode, indiquer le mode d’ac-

tion de l’hormone (œstrogène et/ou proges-

tative) : blocage de l’ovulation, modification

de la glaire cervicale, modification de la mu-

queuse utérine...


Vous ne disposer pas de beaucoup de temps et

votre réponse ne pourra pas être exhaustive.

Pour ne rien oublier et structurer votre réponse :

Étape 1 :

Lister au brouillon (prévoir 5 minutes) toutes

les méthodes que vous souhaitez citer en notant

succinctement les modes d’action.

Étape 2 :


124


Questions

1 Le graphique montre qu’entre 1990 et 2005

le nombre d’IVG en France a augmenté chez

les jeunes de moins de 25 ans.

On observe, avant 25 ans, une augmentation

des IVG en 2005 par rapport à 1990, et, après

25 ans, une légère diminution.

2 a) La comparaison des résultats des lots 1 et

2 permet d’affirmer que le développement de

la muqueuse utérine est stimulé par la proges-

térone.

b) L’on peut déduire l’effet du RU 486, par la

comparaison des lots 2 et 6

c) Les résultats obtenus pour les lots 4, 5 et 6

montrent que l’effet du RU 486 sur l’utérus

augmente avec la dose absorbée.

3 Afin d’éviter l’IVG, des méthodes hormo-

nales de contraception peuvent être utilisées

par les femmes :

La pilule combinée ou oestroprogestative

(normodosée ou micropilule) contient un mé-

lange d’œstrogènes et de progestatifs. Elle a

une triple action puisqu’elle empêche l’ovula-

tion et le développement de l’endomètre et mo-

difie les propriétés de la glaire cervicale, qui

devient non perméable aux spermatozoïdes.

À côté de la pilule dite « classique », on trouve :

– La pilule séquentielle, prise pendant 28

jours, qui renferme des dosages variables

d’un œstrogène naturel et d’un progestatif

de synthèse et diminue ainsi les effets se-

condaires des œstrogènes (notamment les

risques vasculaires et métaboliques).

– La micropilule qui contient uniquement un

progestatif nouvelle génération et agit sur-

tout sur la glaire cervicale et l’ovulation.

– L’anneau vaginal qui diffuse œstrogènes et

progestatifs et peut être gardé 4 semaines.

– Le patch qui diffuse les hormones à travers

la peau.

– L’implant, petit réservoir, glissé sous la

peau, qui diffuse un progestatif. Il peut rester

en place trois ans.

Enfin, les femmes peuvent avoir recours à la

pilule du lendemain dans le cas de rapports à

risques ou mal protégés. Il s’agit d’une contra-

ception d’urgence puisque la molécule qu’elle

contient, le lévornorgestrel, empêche l’ovula-

tion si elle n’a pas eu lieu, agit sur la mu-

queuse utérine en empêchant la nidation et

provoque la survenue des règles. Elle ne doit

être prise qu’exceptionnellement en raison no-

tamment des effets secondaires (nausées, dou-

leurs...). La pilule du surlendemain contient

une molécule d’acétate d’ulipristal. Elle est ef-

ficace 5 jours au lieu de trois pour la pilule du

lendemain et agit de façon similaire.

125

Sujet 21, Émirats Arabes Unis, juin 2013, séries ES, L

Testostérone et sexe des athlètes

Le Comité international olympique (CIO) a présenté en juin 2012 un nouveau règlement pour dé-

terminer qui a le droit de concourir en tant que femme. Il prévoit de mesurer le taux de testostérone

des athlètes jugées un peu trop masculines.

� Document 1 : JO – Tester la testostérone pour déterminer le sexe d’un athlète est-il juste ?

Traditionnellement, les autorités sportives exigeaient des athlètes femmes qu’elles subissent des

examens nues ou passent des tests chromosomiques [...]. Cela ne sert strictement à rien. [...] Il

ya des personnes atteintes du trouble appelé syndrome d’insensibilité aux androgènes 1. Leur ca-

ryotype présente les chromosomes XY, la paire normale de l’homme, mais leur corps n’est pas

sensible à la testostérone. Résultat, elles développent des organes génita ux externes féminins et

des seins, mais sont pourvues de testicules et non d’ovaires. A un test de féminité fondé sur les

chromosomes, elles seraient négatives, c’est-à-dire pas considérées comme femmes, même si elles

vivent généralement « dans la féminité ».

Il existe d’autres cas, avec d’autres données complexes, qui discréditeraient tout test basé sur un

seul facteur. Le critère testostérone, sur lequel s’appuie principalement le CIO, en fait partie. Il a

justifié ce choix par le fait que les différences de performances entre les hommes et les femmes

tiendraient « essentiellement » à cette hormone [...] qui influe sur la masse musculaire.

[...] Plutôt que de se borner à la testostérone, il conviendrait de fonder ce test de féminité ou de

masculinité sur une analyse plus globale, qui prenne en compte à la fois les chromosomes, les

parties génitales, les gonades et les hormones.

D’après un article d’Amanda Schaffer publié sur Slate.fr.

� Document 2 : graphiques présentant les dosages plasmatiques de testostérone chez des athlètes

olympiques de très haut niveau des deux sexes.

On définit des « taux normaux » de testostérone en se référant à des dosages effectués sur un grand

nombre d’individus. Les « taux normaux de testostérone » sont compris entre 0 et 5 nmol/L pour

les femmes et entre 10 et 30 nmol/L pour les hommes.

1. Androgène = composé naturel ou synthétique intervenant dans le développement et le maintien des caractèresmasculins chez les vertébrés. Le principal androgène connu est la testostérone. Chez la femme, la testostérone estproduite en petite quantité par l’ovaire et les glandes surrénales.

126


D’après la publication du professeur P H Sonksen, Project European Union Biomed 2

Questions

1 On s’intéresse au rôle de la testostérone au

cours du développement d’un individu.

Au cours du développement d’un individumas-

culin, la testostérone est une hormone qui en-

traîne normalement l’apparition :

((Cocher uniquement la réponse exacte.))

� d’une vessie

� de testicules

� d’un chromosome Y

� de voies génitales masculines

2 On s’intéresse à l’importance du chromo-

some Y chez une personne insensible à la tes-

tostérone.

Chez une personne de caryotype XY insensible

à la testostérone, l’existence du chromosome Y

conduit à la présence :

(Cochez uniquement la réponse exacte.)

� d’ovaires

� de testicules

� de seins

� d’organes génitaux externes féminins

3 On cherche à opposer un argument à l’idée

selon laquelle les performances sont dues au

taux de testostérone chez un athlète.

Un argument qui contredit l’idée selon laquelle

les différences de performances tiennent essen-

tiellement à la testostérone est :

Le taux de testostérone de certains athlètes de

haut niveau :

(Cochez uniquement la réponse exacte.)

� masculins est supérieur a la norme

� masculins est inférieur à la norme

� féminines est supérieur à la norme

� féminines est inférieur à la norme

4 Discuter du choix du comité olympique

d’utiliser le critère « concentration en testosté-

rone » pour distinguer les athlètes masculins

des athlètes féminines.

127


Questions

1


La question porte sur l’action de la testosté-

rone. Cette hormone provoque-t-elle l’appari-

tion d’une vessie, de testicules, d’un chromo-

some Y ou de voies génitales masculines ?


La testostérone est une hormone sécrétée par

les cellules de Leydig dans les testicules. Elle

permet le maintien des canaux de Wolff et leur

différenciation en voies génitales masculines

(canaux déférents, vésicules séminales et pros-

tate). Remarque : l’hormone anti-Müllérienne

(AMH), sécrétée également par les testicules,

permet la régression des canaux de Müller.

2


Cette question porte sur le rôle du chromosome

Y dans le cas d’un personne de caryotype XY

insensible à la testostérone. On a vu dans la

question précédente que la testostérone permet

le développent des voies génitales masculines

et est sécrétée par les testicules.

Vous devez faire appel à vos connaissances

concernant la différenciation sexuelle au cours

du développement embryonnaire où le sexe gé-

nétique intervient pour la différenciation des

gonades. Attention de ne pas faire des confu-

sions en lien avec le document 1, puisqu’ici

seule l’action du chromosome Y est demandée.

Chez ces personnes, en plus des testicules, des

seins et organes génitaux externes féminins se

développent en raison de l’absence de sensibi-

lité des organes à la testostérone.


L’embryonmasculin possède un caryotype XY,

l’embryon féminin un caryotype XX. Au début

du développement embryonnaire, embryons

mâle et femelle, ont des régions génitales simi-

laires avec des gonades indifférenciées et deux

types de canaux : les canaux de Wolff et les ca-

naux de Müller.

Chez l’embryon masculin, le chromosome Y

possède sur sa partie propre, le gène SRY qui

gouverne la synthèse d’une protéine SRY qui

permet la différenciation des gonades indiffé-

renciées en testicule.

Ensuite si le testicule sécrète de la testostérone,

les canaux de Wolff se différencieront en voies

génitales masculines.

3


On vous propose l’affirmation que les perfor-

mances des athlètes sont liées à leur taux de tes-

tostérone. La testostérone augmentant la masse

musculaire, plus l’athlète aurait de testosté-

rone, plus il serait performant.

Vous devez choisir quelles observations contre-

disent cette affirmation : des athlètes masculins

ou féminins ayant un taux supérieur ou infé-

rieur à la norme.

Pour répondre à cette question, la lecture at-

tentive des documents proposés, notamment les

graphiques, doit vous aider mais votre raison-

nement personnel est important.



Dans le document 1, on nous précise que le

CIO (comité international olympique) utilise le

critère testostérone comme test de féminité ou

de masculinité, avec le principe que les diffé-

rences de performances entre les hommes et les

femmes sont liées à cette hormone qui influe

sur la masse musculaire.

Le document 2 nous indique les taux de testo-

stérone pour des athlètes de très haut niveau.

Pour les femmes les taux normaux de testosté-

128


rone sont compris entre 0 et 5 nmol/L et pour

les hommes entre 10 et 30 nmol/L. On constate

néanmoins sur les graphiques que certaines ath-

lètes féminines possèdent des taux supérieurs

et certains athlètes masculins ont des taux infé-

rieurs ou supérieurs à la moyenne. Le fait que

des athlètes de haut niveau aient un faible taux

de testostérone montre que ce seul facteur n’est

pas suffisant pour expliquer les performances.

4


Peut-on distinguer les athlètes masculins des

athlètes féminines grâce au test de la concen-

tration en testostérone ?

Un taux d’hormone suffit-il à caractériser le

sexe d’un individu ?

Cette question reprend les différentes notions

abordées dans les questions précédentes (rôle

du chromosome Y, de la testostérone) avec le

problème du sexe génétique et du sexe phéno-

typique et des différences individuelles.



Sexe génotypique : ou sexe chromosomique

(XX chez la femme, XY chez l’homme).

Sexe phénotypique : il correspond à la fois aux

caractères sexuels primordiaux (testicules et

ovaires), aux caractères sexuels primaires (les

organes génitaux et les voies génitales) et aux

caractères sexuels secondaires (différenciation

anatomique et morphologique entre homme et

femme, comportement sexuel).

androgènes : hormones participant au déve-

loppement des caractères sexuelsmasculins. La

plus importante est la testostérone.

Les deux documents doivent être exploités. Il

semble plus facile de partir du document 2 qui

soulève le problème des taux de testostérone

« hors normes » chez certains athlètes puis de

revenir au document 1 ou vous pourrez expli-

quer le sexe génotypique et le sexe phénoty-

pique avec le cas particulier du syndrome d’in-

sensibilité aux androgènes.

129


Questions

1 Au cours du développement d’un individu

masculin, la testostérone est une hormone qui

entraîne normalement l’apparition de voies gé-

nitales masculines (réponse 4)

2 Chez une personne de caryotype XY insen-

sible à la testostérone, l’existence du chromo-

some Y conduit à la présence de testicules (ré-

ponse 2).

3 Un argument qui contredit l’idée selon la-

quelle les différences de performances tiennent

essentiellement à la testostérone est : le taux de

testostérone de certains athlètes de haut niveau

masculins est inférieur à la norme (réponse 2).

4 L’utilisation du critère « concentration en

testostérone » par le comité olympique pour

distinguer les athlètes féminins des athlètes

masculins repose sur l’idée que seuls les

hommes sécrètent de fortes concentrations de

cette hormone et homme et femme ont des taux

bien précis.

Qu’en est-il réellement ? Ce taux d’hormone

suffit-il à caractériser le sexe féminin ou mas-

culin ?

La testostérone est une hormone sécrétée par

les cellules de Leydig du testicule. Les « taux

normaux » de testostérone sont compris entre

0 et 5 nmol/L pour les femmes et entre

10 et 30nml/L pour les hommes. Sur les gra-

phiques du document 2 nous constatons en ef-

fet que la majorité des athlètes de haut niveau

homme et femme ont un taux correspondant à

la normale.

Toutefois, on observe qu’un certain nombre

d’athlètes femmes ont un taux de testostérone

supérieur à la normale : 10, 15, 20, 30 ou même

32 nmol/L. Sont-elles alors considérées comme

des hommes ?

De même, certains athlètes homme ont un

taux inférieur à 10 nmol/L et compris entre

0 et 5 nmol/L. Seront-ils considérés comme

des femmes ? D’autres ont un taux supérieur à

30 nmol/L, que penser alors de ces hommes ?

Ainsi, bien que la majorité des athlètes ait des

taux d’hormones correspondant à la norme, un

certain nombre ont des taux différents.

Ce seul critère ne semble donc pas suffisant

pour déterminer le sexe d’un individu.

En effet, les différences hommes/femmes re-

posent sur les notions de sexe génétique et de

sexe phénotypique.

Le sexe génotypique correspond aux chromo-

somes sexuels possédés par l’individu. Le sexe

féminin possède le chromosome XX et le sexe

masculin les chromosomes XY. Le sexe phéno-

typique correspond aux caractères sexuels pri-

mordiaux (gonades), primaires (organes géni-

taux et voies génitales) et secondaires (morpho-

logie, comportement sexuel)

Au cours du développement embryonnaire,

c’est la présence du chromosome Y sur le-

quel se trouve le gène SRY qui permet la dif-

férenciation des gonades en testicules. (Chez

l’embryon XX, les gonades deviennent des

ovaires).Puis après la huitième semaine du

développement embryonnaire, les cellules de

Leydig des testicules vont sécréter la testosté-

rone qui provoque la différenciation des voies

génitales ; les canaux de Wolff deviennent les

canaux déférents, tandis que les canaux deMül-

ler disparaissent sous l’action de l’hormone

anti-Müllérienne sécrétée par les cellules de

Sertoli des tubes séminifères.

Chez la fille, en l’absence de testostérone, les

canaux de Müller deviennent les voies géni-

tales féminines : trompes, utérus et vagin.

C’est ensuite à la puberté que les caractères

sexuels secondaires (anatomie et morphologie)

se développent sous l’action des hormones tes-

ticulaires (testostérone) chez l’homme et ova-

riennes (œstrogènes et progestérone) chez la

130


femme. Il existe des anomalies qui traduisent

la complexité de la mise en place de la fémi-

nité ou de la masculinité.

Ainsi des individus atteints du syndrome d’in-

sensibilité aux androgènes possèdent un sexe

génétique masculin avec les chromosomes

sexuels XY mais un sexe phénotypique qui ap-

paraît comme féminin avec des seins et des

organes génitaux externes féminins mais sont

pourvues de testicules à la place des ovaires

(document 1).

Pour déterminer la masculinité ou la fémi-

nité, le comité olympique ne doit pas se limi-

ter à la mesure du taux de testostérone mais

comme l’indique Amanda Schiffer dans son ar-

ticle « sur une analyse plus globale, qui prenne

en compte à la fois les chromosomes, les parties

génitales, les gonades et les hormones »

131


Tumeur hypophysaire et infertilité

Madame A. et son conjoint souhaitent un premier enfant. Cette jeune femme de 28 ans a utilisé

jusque-là une contraception orale régulière. Après plusieurs mois d’arrêt de la prise du contracep-

tif, elle n’a pas de règles et pense être enceinte mais les tests de grossesse qu’elle fait sont négatifs.

Elle consulte alors son gynécologue.

Son médecin lui prescrit une première série d’analyses sanguines dont les résultats sont présentés

dans le document 1.

� Document 1 : résultats des analyses de Madame A et dosages de référence

FSH (hormone folliculo-stimulante) et LH (hormone lutéinisante) sont des hormones

hypophysaires.

Pour préciser son diagnostic, le médecin prescrit également à Mme A. :

– une échographie des ovaires qui ne révèle aucune anomalie ;

– une IRM 1 de l’hypophyse (résultats donnés sur le document 2) ;

– un dosage de la prolactine sanguine (résultats donnés sur le document 3). Cette molécule, sé-

crétée naturellement pendant la grossesse, bloque fortement l’ovulation.

1. IRM : imagerie médicale par résonance magnétique

132


� Document 2

IRM de l’hypophyse

http ://www.chups.jussieu.fr

Ce type d’adénome est une tumeur bénigne provoquant une modification de l’activité des

cellules sécrétant la prolactine, à l’origine de l’augmentation de taille de la glande.

� Document 3 : résultat du dosage de la prolactine sanguine

Concentration moyenne en prolactine dans

le sang en µg/LValeur normale (sans

adénome)

Valeur mesurée chez

Mme A

<20 >50

http ://wwwchups.jussieu.fr.

Questions

1 À l’aide du document 1 et de vos connaissances, présentez les anomalies hormonales détectées

chez Mme A et précisez comment elles expliquent son infertilité.

2 On s’intéresse aux dosages complémentaires prescrits à madame A.

Les examens complémentaires prescrits ont permis de détecter :


� une tumeur ovarienne

� la présence de prolactine en trop faible taux chez Mme A

� une sécrétion trop importante de prolactine par l’hypophyse

� une absence de tumeur hypophysaire

133


3 On s’intéresse aux difficultés de madame A à être enceinte.

La difficulté de Mme A à être enceinte peut être due à :


� un blocage de l’ovulation par manque de prolactine

� une absence de prolactine

� à la contraception utilisée avant ces tentatives de conception

� un excès de prolactine qui agit sur l’ovulation en la bloquant

4 On s’intéresse à une éventuelle stimulation ovarienne de madame A.

Pour obtenir une grossesse, Mme A peut avoir recours à une stimulation ovarienne par injection :


� de prolactine

� de progestérone

� de progestérone et prolactine

� de FSH puis de LH

134


Questions

1


Il s’agit de comparer les taux hormonaux de

LH, FSH, œstrogènes et progestérone de Ma-

dame A, lors du cycle menstruel, avec les taux

de référence afin de détecter une éventuelle

anomalie qui expliquerait les problèmes de fer-

tilité de Madame A (test de grossesse négatif

alors que Madame A n’a pas ses règles et n’est

pas sous contraceptif oral). Vous devez décrire

et expliquez les anomalies constatées et pour

cela donner des précisions sur le fonctionne-

ment normal du cycle.

Des précisions sur quelques termes ou notions :

– Contraceptif oral : pilule contenant des

hormones associant œstrogènes et progesta-

tifs ou progestatif seul. Le contraceptif oral

vise à empêcher la grossesse en bloquant

l’ovulation, en modifiant les propriétés de

la glaire cervicale et en agissant sur la mu-

queuse utérine. Les hormones ovariennes

agissent ici par rétroaction négative sur le

complexe hypothalamo-hypophysaire pour

empêcher le pic de LH donc l’ovulation. Dès

le début de la grossesse, les règles ne se pro-

duisent plus puisqu’il y a eu la nidation de

l’œuf dans lamuqueuse utérine, qui continue

à se développer sous l’action de la proges-

térone sécrétée par le corps jaune. La gros-

sesse nécessite la fécondation d’un ovule

(ovocyte) par un spermatozoïde. Lors d’un

cycle normal de 28 jours, l’ovulation a lieu

vers le 14e jour environ.

– Infertilité : incapacité d’un couple à pro-

créer après deux ans de rapports sexuels non

protégés.


Pour répondre à cette question, il faut mobiliser

vos connaissances sur l’action des hormones

hypophysaires sur l’ovaire et les conséquences

sur les sécrétions des hormones ovariennes.

Hormones hypophysaires :

– LH : hormones lutéinisante sécrétée par

l’hypophyse antérieure.

– FSH : hormone folliculo-stimulante sécré-

tée par l’hypophyse antérieure.

Complexe hypothalamo-hypophysaire : la

sécrétion pulsatile de GN-RH par l’hypotha-

lamus stimule la production des gonadostimu-

lines FSH et LH.

Hormones ovariennes :

– Œstrogènes : hormones sécrétées par le fol-

licule ovarien et le corps jaune.

– Progestérone : hormone sécrétée par le

corps jaune.

Les phases du cycle ovarien :

– Phase folliculaire ou pré-ovulatoire : elle

s’étend du premier jour des règles jusqu’à

l’ovulation.

– Ovulation : libération de l’ovocyte mûr

dans le pavillon de la trompe.

– Phase lutéale ou post-ovulatoire : après

ovulation, la formation d’un corps jaune à

partir des restes du follicule mûr a donné le

nom à cette phase qui se poursuit jusqu’au

premier jour des règles suivantes.


Étape 1 :

Faire une ou deux phrases d’introduction afin

de présenter la problématique de Madame A.

(Pas de grossesse malgré l’absence de règles et

en l’absence de contraceptif oral.)

Étape 2 :

Comparer les courbes de chaque graphique de

Madame A avec les courbes de référence et ci-

ter des valeurs chiffrées (taux très faibles et ab-

sence de variation cyclique pour les différentes

hormones hypophysaires et ovariennes).

135


Étape 3 :

Expliquer les anomalies des sécrétions des

hormones de Madame A en mobilisant vos

connaissances sur le contrôle du fonctionne-

ment ovarien par le complexe hypothalamo-

hypophysaire dans le cas normal. (FSH et

LH permettent le développement des follicules

ovariens puis le pic de LH déclenche l’ovula-

tion. Les follicules ovariens et le corps jaune

sécrètent les œstrogènes et la progestérone.)

Étape 4 :

Conclure votre étude par une phrase et don-

ner une hypothèse ou une piste pour prescrire

une analyse complémentaire afin de repérer

les causes des dysfonctionnements hormonaux

chez Madame A. (Peut-être une anomalie de

l’hypophyse ?) Cette phrase montre que vous

raisonner de façon scientifique par rapport au

problème et cela introduit le document 2 qui est

un IRM de l’hypophyse.

2


Suite à l’étude des documents 2 et 3 et de leur

mise en lien, vous devez choisir parmi les pro-

positions celle qui correspond au diagnostic du

médecin qui a fait réaliser un IRM de l’hy-

pophyse, ainsi qu’un dosage de la prolactine

sanguine. Par ces examens complémentaires,

le médecin cherche à comprendre les causes

du dysfonctionnement hormonal deMadame A

expliqué dans la question 1. Vous devez choi-

sir entre : une tumeur ovarienne, la présence de

prolactine en trop faible taux chez Madame A,

une sécrétion trop importante de prolactine par

l’hypophyse et une absence de tumeur hypo-

physaire.



Le document 2 montre l’IRM de l’hypophyse

de Madame A et un IRM de référence. L’hy-

pophyse est une glande située à la base du

cerveau. La lecture du document est délicate

pour un non spécialiste mais une phrase ex-

plicative nous permet de comprendre que Ma-

dame A a un adénome, c’est-à-dire une tumeur

bénigne qui provoque une augmentation de la

taille de la glande et une modification de l’ac-

tivité des cellules sécrétant la prolactine. (La

tumeur provoque-t-elle une diminution ou une

augmentation de sécrétion de prolactine ?)

Le document 3 présente un résultat du dosage

de la prolactine sanguine. La prolactine est une

hormone sécrétée par l’hypophyse. On constate

que la valeur mesurée chez Mme A, 50µ g/L,

est très supérieure à la valeur normale, infé-

rieure à 20µg/L.

La mise en lien des deux documents nous per-

met de penser que la tumeur hypohysaire de

MmeAprovoque une sécrétion trop importante

de prolactine.

3


Quels sont les liens entre l’excès de prolactine

dans le sang de Mme A et son problème d’in-

fertilité ?

Nous savons par notre étude précédente que

Mme A n’a pas de règles, qu’elle pré-

sente un dysfonctionnement hormonal impor-

tant concernant les hormones hypophysaires et

ovariennes, qui ne permet pas l’ovulation.

La première proposition « un blocage de

l’ovulation par manque de prolactine » et

la deuxième « une absence de prolactine »

peuvent être écartées puisque Mme A présente

un excès de prolactine dans le sang. Nous sa-

vons que l’arrêt d’une contraception orale per-

met un retour à la fertilité. Mme A a arrêté sa

contraception depuis plusieurs mois, cette ré-

ponse n’est donc pas valable.

136



La prolactine est une hormone sécrétée par

l’hypophyse. Comme son nom l’indique, c’est

l’hormone de la lactation. Elle agit sur la glande

mammaire pour permettre son développement

lors de grossesse, puis elle stimule la synthèse

de lait pour l’allaitement. Elle intervient égale-

ment sur la sensation de plaisir lors des rapports

sexuels. Pendant toute la durée de l’allaitement,

les tétées stimulent l’hypophyse, maintenant la

sécrétion de prolactine à un taux élevé. Dans le

même temps, il y a arrêt de l’ovulation et des

règles, ce qui constitue une sorte de contracep-

tion « naturelle », mais qui n’est pas fiable à

100%, puisqu’elle dépend de l’intensité et du

nombre de tétées.

L’excès de prolactine expliquerait 20% des

causes d’infertilité chez la femme.

Un excès de prolactine en dehors d’une période

de grossesse due à une tumeur peut agir de fa-

çon similaire en bloquant l’ovulation.

4


Madame A est infertile en raison d’une tumeur

bénigne de son hypophyse, qui sécrète en ex-

cès une hormone, la prolactine, responsable de

l’absence d’ovulation.

Quelles peuvent-être les traitements qui per-

mettent de stimuler les ovaires et de provoquer

l’ovulation ?

On vous propose un traitement hormonal et

vous devez choisir entre plusieurs molécules

pour répondre à cette question : injecter la pro-

lactine ou la progestérone seules ou la proges-

térone associée à la prolactine, ou successive-

ment la FSH et la LH.

La première proposition de réponse peut être

écartée puisque l’on augmenterait encore plus

le taux de prolactine, accentuant encore le blo-

cage de l’ovulation.



l’action de la progestérone, de la FSH et de la

LH.

La progestérone est sécrétée par le corps jaune

lors de la deuxième partie du cycle. S’il y a

grossesse, le corps jaune se maintient et la sé-

crétion de progestérone augmente.

La progestérone agit sur la muqueuse utérine

en permettant son développement et son main-

tien. Elle n’intervient pas sur l’ovulation. Ainsi

une sécrétion de progestérone ne constitue pas

un traitement pour Madame A.

LaFSH, quant à elle, stimule le développement

des follicules ovariens permettant à un follicule

d’atteindre la maturité (follicule de De Graaf)

puis le pic deLH permet l’ovulation. Ainsi l’in-

jection à Mme A successivement de FSH puis

de LH doit provoquer l’ovulation.

Remarque : un traitement qui viserait à suppri-

mer la tumeur hypophysaire permettrait à Ma-

dame A de retrouver sa fertilité.

137


Questions

1 Remarque : la légende du document 1 est erronée : il faut remplacer « nombre d’IVG...âge »

par dosages des hormones FSH, LH, œstrogènes et progestérone chez la patiente, madame A, au

cours du cycle et dosages de référence lors d’un cycle normal en absence de fécondation (absence

de grossesse).

Madame A a arrêté depuis plusieurs mois la prise d’un contraceptif oral dans le but d’avoir un

premier enfant avec son conjoint.

N’ayant pas ses règles, elle a réalisé plusieurs tests de grossesse mais s’étonne qu’ils soient néga-

tifs. Elle consulte alors son gynécologue afin d’avoir des explications. Son médecin lui fait faire

une première série d’analyses qui montrent que Madame A présente plusieurs anomalies concer-

nant les sécrétions hormonales en comparaison des dosages de référence.

– une concentration en FSH et LH très inférieure à la normale en début de cycle (2,5 µ/ml environ

au lieu de 5mU/ml) et une absence de pics de ces deux hormones au moment de l’ovulation

(vers le 14e jour)

– un taux d’œstrogènes inférieur à 100pg/ml et une absence de variations au cours du cycle

(150pg/ml dans le cas normal en début de cycle). Les valeurs de référence montrent un pic aux

alentours de 600pg/ml lors de la première phase du cycle (phase folliculaire) et une seconde

augmentation jusqu’à environ 400 pg/ml lors de la seconde phase du cycle (phase lutéinisante).

– un taux de progestérone quasiment nul pendant toute la durée du cycle alors que l’on observe

une augmentation en deuxième phase du cycle dans le cas normal (vers le 21e jour, taux d’en-

viron 19ng/ml).

Ces anomalies hormonales expliquent l’infertilité de madame A.

En effet, c’est le fonctionnement du complexe hypothalamo-hypohysaire qui agit sur le fonction-

nement des ovaires. (Une sécrétion pulsatile de GN-RH par l’hypothalamus stimule la production

de FSH et LH par l’hypophyse.) À chaque cycle, la FSH, hormone folliculo-stimulante, permet le

développement des follicules. Lorsqu’un des follicules atteint sa maturité vers le 14e jour du cycle,

un pic de LH (hormone lutéinisante) déclenche l’ovulation, c’est-à-dire la libération de l’ovocyte

dans le pavillon de la trompe où peut avoir lieu la fécondation par un spermatozoïde. En absence

de pic de LH, l’ovulation ne se produit pas, il ne peut y avoir fécondation, et donc pas de possibilité

de grossesse.

Ce sont les ovaires et notamment les follicules qui sécrètent les œstrogènes pendant la première

phase du cycle, puis le corps jaune en deuxième phase du cycle. Or chez Madame A, les follicules,

non stimulés par la FSH, ne se développent pas et ne sécrètent donc que très peu d’œstrogènes.

Dans le cas d’un cycle normal, la progestérone est sécrétée essentiellement en deuxième phase du

cycle par le corps jaune, qui se forme après l’ovulation, à partir des restes du follicule ovarien,

sous l’action de la LH. Pour Madame A, le follicule n’est pas arrivé à maturation, il n’y a pas

eu d’ovulation, il n’y a donc pas formation de corps jaune – ce qui explique le taux quasi nul de

progestérone.

Les taux insuffisants d’hormones hypophysaires et ovariennes ainsi que l’absence de sécré-

tions cycliques expliquent l’infertilité de Madame A. Néanmoins, ces analyses ne permettent pas

138


de déterminer la cause de ce dysfonctionnement. Sachant que c’est le complexe hypothalamo-

hypohysaire qui contrôle le fonctionnement ovarien, on peut se demander s’il n’y a pas un pro-

blème à ce niveau. Des analyses complémentaires sont nécessaires afin de repérer une éventuelle

anomalie de l’hypophyse.

2 Les examens complémentaires prescrits ont permis de détecter une sécrétion trop importante

de prolactine par l’hypophyse.

3 La difficulté de Mme A à être enceinte peut être due à : un excès de prolactine qui agit sur

l’ovulation en la bloquant.

4 Pour obtenir une grossesse, MmeA peut avoir recours à une stimulation ovarienne par injection

de FSH puis de LH.

139


Test d’ovulation

Depuis quelques mois madame et monsieur C ne parviennent pas à avoir un enfant. En surfant

sur un blog madame C découvre une méthode qui lui permet de prévoir la date d’ovulation et

donc de connaître sa période de fertilité. Cette méthode repose sur l’utilisation de la courbe de

températures.

� Document 1.1 : courbe de températures théorique

La température corporelle au réveil varie selon la période du cycle menstruel :

– Durant la phase pré-ovulatoire, elle varie légèrement en demeurant en dessous de 37°C.

– Juste avant l’ovulation, elle chute jusqu’à la température la plus basse du cycle.

– Pendant la durée de la phase post-ovulatoire, elle remonte puis se stabilise en « plateau ther-

mique » au-dessus de 37°C.

– En absence de fécondation, la température redescend en dessous de 37°C, un peu avant les

règles. En cas de grossesse, le plateau thermique se maintient.

Ce « plateau thermique » qui suit l’ovulation et se maintient pendant la grossesse est lié à l’aug-

mentation de la concentration en progestérone dans l’organisme de la femme.

� Document 1.2 : courbes de températures de madame C

Pour réaliser ses courbes de températures, madameC prend soin de suivre les conditions de validité

de la méthode :

– Elle prend sa température allongée, au réveil, avant toute autre activité ;

– Elle la prend régulièrement, tous les jours à la même heure ;

– Elle utilise toujours le même thermomètre ;

– Elle réalise cette courbe sur plusieurs cycles de suite, afin de vérifier sa régularité ;

– Elle est attentive à toute maladie (une infection bactérienne ou virale) qui pourrait être respon-

sable d’une fièvre.

140


Malgré l’utilisation de la courbe de température madame et monsieur C ne parviennent toujours

pas à avoir un enfant. La pharmacienne demadameC lui propose d’utiliser un test d’ovulation pour

repérer la période la plus fertile de son cycle. Le principe du test d’ovulation consiste à mesurer

dans l’urine la concentration de l’hormone hypophysaire lutéinisante LH qui est présente dans les

urines dès le premier jour du cycle.

La pharmacienne lui indique également que la durée de vie des spermatozoïdes est de deux à cinq

jours dans les voies génitales et celle de l’ovocyte de vingt-quatre heures après l’ovulation.

� Document 2 : Dosage des hormones hypophysaires et évolution de la température au cours d’un

cycle menstruel

� Document 3 : résultats possibles avec les bandelettes du test

Les tests d’ovulation sont en vente dans les pharmacies. Le plus souvent, le kit comprend le maté-

riel nécessaire pour 7 dosages. Leur fiabilité est de 90 %, à condition de respecter scrupuleusement

le mode d’emploi du fabricant.

Les tests d’ovulation se font sur 7 jours (à raison d’un test par jour). On essaie de les faire com-

mencer 4 jours avant la date présumée d’ovulation qui varie suivant la longueur de cycles.

141


Il faut mettre en contact les bandelettes avec l’urine, attendre quelques minutes avant de lire le

résultat.

Le test est positif si deux traits apparaissent sur le bâtonnet test, il est négatif s’il n’apparaît qu’un

trait. Il est recommandé de ne pas trop boire avant d’utiliser un test d’ovulation afin d’éviter de

diluer l’hormone LH dans l’urine.

Un test positif, annonce une ovulation dans les 12 à 36 heures.

Questions

1 Si on admet que beaucoup de femmes ont

des cycles de durée variable, expliquer pour-

quoi l’utilisation par madame C de sa courbe

de températures peut lui permettre d’utiliser au

mieux son test d’ovulation.

Après s’être intéressé au cas demonsieur et ma-

dame C, on élargit l’étude à d’autres hormones

impliquées dans la maîtrise de la procréation.

En utilisant vos connaissances relatives aux

rôles des hormones naturelles dans la reproduc-

tion humaine, compléter les phrases suivantes :

2 La progestérone est une hormone ovarienne

présente dans le sang :

Cocher uniquement la réponse exacte

� à très forte concentration tout au long du

cycle.

� à très faible concentration tout au long du

cycle.

� à forte concentration en phase pré-

ovulatoire.

� à forte concentration en phase post-

ovulatoire.

3 La pilule contraceptive bloque lamaturation

de l’ovaire et donc l’ovulation. Elle agit en pro-

voquant :

Cocher uniquement la réponse exacte

� une augmentation conjointe de la production

des hormones hypophysaire FSH et LH.

� une baisse de la production de l’hormone hy-

pophysaire FSH seule.

� une baisse conjointe de la production des

hormones hypophysaires FSH et LH.

� une augmentation de la production de l’hor-

mone hypophysaire LH seule.

142


Questions

1


Madame C souhaite utiliser des tests d’ovula-

tion afin d’augmenter ses chances d’être en-

ceinte. Ces tests doivent être commencés 4

jours avant l’ovulation présumée. Ainsi, Ma-

dame C doit être capable de situer à peu près

le moment de son ovulation lors du cycle. Il

s’agit dans cette question d’expliquer comment

la prise de température régulière va lui per-

mettre de bien utiliser son test d’ovulation sa-

chant que les cycles peuvent être irréguliers.


Il est important d’expliquer le rôle de la LH et

en quoi son dosage permet d’indiquer à la jeune

femme le moment du cycle où elle est la plus

fertile. L’hormone lutéinisante ou LH est li-

bérée par l’hypophyse. C’est le pic de LH qui

va déclencher l’ovulation.


1. Énoncer la problématique en une ou

deux phrases qui constituent l’introduc-

tion de votre réponse.

2. Expliquer le lien entre la FSH, la sécré-

tion d’œstrogènes, le pic de LH et l’ovu-

lation ainsi que l’intérêt du dosage de la

LH (test d’ovulation) pour repérer la pé-

riode fertile.

3. Expliquer comment déterminer la pé-

riode de fertilité (ovulation et durée de

vie de l’ovule et des spermatozoïdes).

4. Décrire la courbe de température deMa-

dame C en comparaison du document

de référence (doc 1.1 et 1.2). Lien entre

température et pic de LH (doc 2).

5. Proposer une date de début des tests au

regard du cycle de Madame C.

2


On vous demande de préciser si la progestérone

est sécrétée à faible ou forte concentration et à

quel moment du cycle.


La progestérone est une hormone ovarienne sé-

crétée par le corps jaune. Celui-ci se forme à

partir des restes du follicule ovarien suite à

l’ovulation. Ainsi la progestérone n’est sécré-

tée qu’en phase post-ovulatoire. Sa concentra-

tion est importante et est responsable du plateau

thermique observé (document 1).

3


Vous devez choisir la réponse qui correspond

au mode d’action de la pilule contraceptive :

augmentation ou baisse de FSH et LH ou seule-

ment d’une seule hormone ?

Pour vous aider, une information est donnée

dans la question puisque l’on vous précise que

la pilule bloque à la fois la maturation des

ovaires et l’ovulation. Vous savez que la FSH

agit sur le développement des follicules ova-

riens et que la LH déclenche l’ovulation.


La pilule contraceptive renferme des hor-

mones ovariennes, œstrogènes et progestérone

qui agissent sur le complexe hypothalamo-

hypophysaire, en exerçant un rétrocontrôle né-

gatif, qui réduit les sécrétions de FSH et LH.

La pilule ne permet pas le pic de LH, l’ovula-

tion est donc empêchée. La FSH étant en quan-

tité trop faible la maturation de l’ovaire est blo-

quée.

143


Questions

1 Pour augmenter ses chances d’être enceinte, Madame C doit avoir des rapports sexuels avec

son conjoint pendant la période la plus fertile de son cycle, c’est-à-dire au moment de l’ovulation.

L’ovulation est la libération d’un ovocyte dans les trompes où pourra avoir lieu une fécondation

par un spermatozoïde.

Afin de repérer le moment de l’ovulation, Madame C souhaite utiliser des tests d’ovulation. Il

s’agit de 7 dosages d’une hormone, la LH présente dans les urines.

En quoi cette hormone permet-elle de repérer la période fertile, c’est-à-dire l’ovulation ?

Le cycle menstruel commence le premier jour des règles et se termine le jour précédant les règles

suivantes. Lors de la première phase du cycle, les follicules ovariens se développent sous l’action

de l’hormone hypophysaire FSH (hormone folliculostimulante) et un des follicules arrive progres-

sivement à maturité pour former le follicule de De Graaf. Le follicule sécrète des hormones, les

œstrogènes qui agissent sur le développement de l’utérus. Un taux élevé d’œstrogènes provoque

une augmentation subite (par rétrocontrôle positif) de la sécrétion de l’hormone lutéinisante, LH,

par l’hypophyse, appelé pic de LH, responsable de l’ovulation. L’ovulation se produit 24 à 36

heures après l’augmentation du taux de LH. Ainsi les dosages de LH dans les urines vont per-

mettre à Madame C de repérer son ovulation, donc la période de fertilité. Le test est positif si on

observe deux traits sur la bandelette.

L’ovule peut être fécondé pendant les 24 h qui suivent l’ovulation, tandis que les spermatozoïdes

sont viables pendant 5 jours. Ainsi un couple peut avoir un enfant en ayant des relations sexuelles

4 jours avant l’ovulation. Pour cette raison on recommande de commencer les tests 4 jours avant

la date présumée de l’ovulation.

Afin de commencer ses tests au bon moment, Mme C doit bien connaître son cycle menstruel.

Pour cela sa courbe de température peut l’aider. En effet, lors du cycle la température du corps

varie : pendant la phase pré-ovulatoire, elle est inférieure à 37° C, peu avant l’ovulation elle est au

plus bas, puis, pendant la phase post-ovulatoire, elle forme un plateau supérieur à 37° C. (Bien-sûr,

il est nécessaire de prendre sa température toujours dans les mêmes conditions et à la même heure

et sur plusieurs cycles. S’il y a une infection, la température est augmentée en raison de la fièvre.)

On constate sur le document 1.2 que la courbe de température de Mme C est normale. Son cycle

dure 30 jours, la température la plus basse à lieu le 17e jour en phase pré-ovulatoire.

Sur le document 2, la température la plus basse est associée au pic de LH. Ainsi, Mme C peut

commencer ces tests 4 jours avant que sa température soit la plus basse en phase pré-ovulatoire.

Dans le cas du cycle du doc 1.2, cela correspondrait au 14e jour. Les tests se poursuivrait jusqu’au

20e jour. Si les tests sont positifs, les rapports sexuels seront probablement fécondants.

2 La progestérone est une hormone ovarienne présente dans le sang à forte concentration en phase

post-ovulatoire. (réponse 4)

3 La pilule contraceptive bloque la maturation de l’ovaire et donc l’ovulation. Elle agit en provo-

quant une baisse conjointe de la production des hormones hypophysaires FSH et LH (réponse 3).

144


Fécondation

Après deux années de tentatives, Paul et Jeanne n’arrivent pas à avoir d’enfants. Jeanne a subi

plusieurs examens et elle ne semble pas présenter de problèmes particuliers, mis à part des cycles

irréguliers. Le médecin demande alors à Paul de faire un spermogramme.

� Document 1 : Résultats du spermogramme de Paul

Paramètres mesurés Valeurs mesurées Valeurs normales

Numération 11 millions/mL > 15 millions/mL

Morphologie typique (classement de Kruger) 9 % > 4 %

Mobilité totale 16 % > 40 %

Questions

1 Afin d’être certain que la fécondation réussisse, les médecins préconisent une stimulation ova-

rienne pour Jeanne puis un déclenchement de l’ovulation. Le traitement consiste dans un premier

temps à administrer de la FSH de manière continue dès le premier jour du cycle. Dans un second

temps, au moment choisi par l’équipe médicale, ils administrent une dose suffisante de LH.

Choisir la méthode de procréation médicalement assistée la plus appropriée pour répondre au

problème de ce couple.

– Proposition 1 : une insémination artificielle avec sperme du conjoint.

– Proposition 2 : une insémination artificielle avec sperme d’un donneur.

– Proposition 3 : une fécondation in vitro avec don d’ovocytes.

– Proposition 4 : une fécondation in vitro avec ovocytes de Jeanne.

2 Expliquer, pour la réussite de la fécondation, l’intérêt de l’utilisation de ces deux hormones et

du choix du protocole suivi par l’équipe médicale.

145


Questions

1


Dans ce sujet il s’agit d’un cas d’infertilité mas-

culine. Lemédecin propose au couple une tech-

nique de procréation médicalement assistée et

vous devez choisir la plus appropriée parmi

celles proposées : insémination artificielle avec

sperme du conjoint ou avec sperme d’un don-

neur, fécondation in vitro avec don d’ovocytes

ou avec ovocytes de Jeanne.

Vous devez analysez le document 1 afin de re-

pérer les causes de l’infertilité du conjoint.



Spermogramme : examen qui consiste à ana-

lyser le sperme d’un homme dans le cadre d’un

bilan de stérilité d’un couple.

Le spermogramme de Paul indique plusieurs

anomalies : un nombre de spermatozoïdes in-

férieur à la normale (11 millions/ mL au lieu de

15 milions/ mL) – on parle dans ce cas d’oligo-

spermie – et une mobilité insuffisante des sper-

matozoïdes (16 % alors qu’une valeur > 40 %

est considérée comme normale) – on parle dans

ce dernier cas d’asthénospermie.

La morphologie des spermatozoïdes est bonne

puisque d’après le classement de Kruger, la va-

leur mesurée est de 9 %. La valeur seuil nor-

male est de 4 %, en dessous de cette valeur la

fertilité de la personne est fortement compro-

mise.

Dans le cas de Paul, son sperme contient suf-

fisamment de spermatozoïdes normaux pour

envisager une fécondation d’un ovocyte de sa

femme.

Au regard ded données fournies, l’infertilité du

couple étant liée aux caractéristiques du sperme

de Paul et non à des anomalies chez Jeanne, il

n’est pas nécessaire d’avoir recours à un don

d’ovocytes. Le médecin peut envisager plu-

sieurs traitements successivement en fonction

des résultats obtenus.

2


On fait appel à vos connaissances sur l’action

des deux hormones hypophysaires, FSH et LH.

Vous devez expliquer pourquoi, dans la pers-

pective d’une stimulation ovarienne, le méde-

cin administre à la patiente d’abord la FSH dès

le premier jour du cycle puis à un moment dé-

terminé par l’équipe une dose de LH qui va si-

muler un pic de sécrétion.


Stimulation ovarienne : technique médicale

qui vise à provoquer la maturation de plusieurs

follicules puis à provoquer l’ovulation. Dans la

perspective d’une fécondation in vitro, on peut

recueillir plusieurs ovocytes destinés à être fé-

condés.

FSH : hormone folliculo-stimulante sécrétée

par l’hypophyse antérieure. Agit sur la matu-

ration des follicules ovariens pendant la phase

folliculaire du cycle (première phase du cycle)


physe antérieure. Sécrétée à forte dose (suite

au rétrocontrôle positif des œstrogènes sur le

complexe hypothalamo-hypophysaire), le pic

de LH provoque l’ovulation.

146


Questions

1 Plusieurs propositions sont possibles. Les résultats du spermogramme montrent un nombre de

spermatozoïdes inférieur à la normale et unemobilité très insuffisante, responsables de l’infertilité.

Proposition 1 : une insémination artificielle avec sperme du conjoint (IAC). Elle peut permettre

de pallier l’oligospermie et le défaut de mobilité avec une transmission des caractères génétiques

du père.

Proposition 2 : une insémination artificielle avec sperme d’un donneur (IAD). Cette solution per-

met d’avoir un sperme avec des caractéristiques normales et d’augmenter les chances de féconda-

tion ; néanmoins, la transmission génétique ne sera pas celle du père.

Proposition 4 : une fécondation in vitro avec ovocytes de Jeanne. Dans le cadre d’une FIV, la

technique de l’ICSI, c’est-à-dire l’injection intracytoplasmique du sperme du conjoint, permet

l’introduction d’un spermatozoïde dans un ovocyte, et donc de pallier l’oligospermie et la mobilité

insuffisante des spermatozoïdes.

Il est possible que l’insémination artificielle avec sperme du conjoint soit la méthode choisie dans

un premier temps par les médecins et, en cas d’échec, les autres techniques de procréation médi-

calement assistée pourraient être envisagées.

2 Pour la réussite de l’insémination artificielle, il est nécessaire que celle-ci soit réalisée au mo-

ment de l’ovulation de la femme. Le protocole suivi par l’équipe médicale permet de maîtriser le

moment de l’ovulation en mimant les sécrétions hormonales naturelles.

En effet, la stimulation ovarienne par administration de FSH (hormone folliculo-stimulante) dès

le premier jour du cycle va permettre l’évolution des follicules ovariens afin d’obtenir un follicule

mûr. Cette hormone est naturellement sécrétée par l’hypophyse de façon importante la première

partie du cycle.

Ensuite, l’administration de LH (hormone lutéinisante) provoque l’ovulation, c’est-à-dire la libé-

ration d’un ovocyte dans le pavillon de la trompe. Cette hormone est libérée naturellement vers

le milieu du cycle par l’hypophyse. C’est à ce moment que doit être réalisée l’insémination artifi-

cielle.

147


La pilule du lendemain

� Document de référence : Message trouvé sur un forum de discussion

J’ai dû prendre la pilule du lendemain il y a quelques semaines, et je n’arrive pas à m’en remettre.

Pour moi, la prendre, ça veut tout simplement dire que si bébé il y a eu, je me suis faite avorter.

Mon compagnon ne comprend pas du tout mon opinion. Pour lui, c’est juste le rattrapage d’un

accident [...]

Source http ://forum.aufeminin.com.

� Document 1 : Extrait de la notice d’une pilule du lendemain : Norlevo

La substance active est le lévonorgestrel. Les autres composants sont le lactose monohydraté,

l’amidon de maïs, la povidone, la silice colloïdale anhydre, le stéarate de magnésium. Le lévo-

norgestrel appartient à un groupe de médicaments appelés progestatifs. Chaque boîte de Norlevo

1,5 mg contient un comprimé de 1,5 mg de lévonorgestrel.

Cette contraception d’urgence doit être utilisée le plus tôt possible, de préférence dans les 12 heures

et au plus tard dans les 72 heures (3 jours) après le rapport sexuel non protégé, ou en cas d’échec

de la méthode de contraception. Il est plus efficace si vous le prenez dès que possible après un

rapport sexuel non protégé. Norlevo ne permet d’éviter une grossesse que si vous le prenez dans

les 72 heures qui suivent un rapport sexuel non protégé. Il ne fonctionne pas si vous êtes déjà

enceinte.

148


� Document 2 : Graphique montrant les variations de la concentration de LH au cours du temps chez

une femme sans traitement et chez une femme après un traitement au lévonorgestrel

LH est une hormone naturelle sécrétée par l’hypophyset.

LHO : jour du pic de LH chez une femme sans traitement.

LH + 2 : deuxième jour suivant le pic de LH chez une femme sans traitement.

Source : http ://svt.ac-dijon.fr, adapté de l’article original Emergency contraception with mifepristone and

levonorgestrel : mechanism of action, Marions et al. (2002), Obstet. Gynecol, 100 : 65-71 –

www.snv.jussieu.fr/vie (18/09/2009)).


À l’aide des documents 1 et 2 et de vos connaissances, rédigez un message expliquant à cette inter-

naute en quoi la prise de la pilule du lendemain ne peut pas être considérée comme une interruption

volontaire de grossesse.

149




Il s’agit de répondre à l’inquiétude d’une jeune

femme qui a pris la pilule du lendemain et qui

se culpabilise en pensant avoir provoqué une

interruption volontaire de grossesse. Vous lui

répondez sur le forum de discussion et lui don-

nez les arguments scientifiques qui montre que

cette pilule a pour effet de bloquer l’ovulation,

rendant donc toute fécondation impossible.


Le message de la jeune femme sur le forum

vous donne les éléments pour dégager la pro-

blématique dans votre introduction : la pilule

du lendemain est-elle une pilule abortive ?

Le document 1 vous indique les conditions

d’utilisation de Norvelo, entre 12 et 72 h après

un rapport sexuel non protégé. La molécule, le

lévonorgestrel est un progestatif.

Les progestatifs : ensemble de molécules

ayant un effet comparable à la progestérone.

Cette hormone est sécrétée par le corps jaune

pendant la deuxième partie du cycle (phase lu-

téale) et pendant toute la grossesse. Le corps

jaune est formé à partir du reste du follicule

ovarien après ovulation. La progestérone per-

met le développement de la muqueuse utérine

(endomètre).

Le document 2 est un graphique permettant de

comparer les taux de LH chez une femme sans

traitement et chez une femme ayant pris la pi-

lule du lendemain. On constate la disparition du

pic de LH dans le deuxième cas.


physe, responsable de l’ovulation suite au pic

de LH.


Étape 1 :



Étape 2 :

Indiquer au brouillon la trame de votre réponse.

L’introduction expose la problématique :

comment agit la pilule du lendemain ? Est-ce

une pilule abortive ? L’internaute a-t-elle rai-

son d’être inquiète ? Nécessité de comprendre

comment fonctionne la pilule à partir des don-

nées scientifiques et ne pas s’en tenir unique-

ment aux émotions.

Le développement :

– Les informations de la notice : moment de

la prise de pilule, molécule contenue dans

cette pilule... (document 1).

– Le mode d’action du lévonogestrel : taux

de LH (document 2) avec et sans traitement,

rôle de LH, pas d’ovulation. (Citer des va-

leurs chiffrées.)

La conclusion : la pilule du lendemain n’est

pas une pilule abortive mais une pilule contra-

ceptive d’urgence. La jeune femme peut être

rassurée.

Étape 3 :

Rédiger votre réponse en suivant la trame de

votre brouillon. Vous apportez une réponse sur

un forum, l’écriture est donc assez libre. Vous

vous adressez directement à la jeune femme.

150



Bonjour,

Je comprends bien que tu sois préoccupée, suite à la prise de la pilule du lendemain il y a quelques

semaines. Tu t’interroges pour savoir si la pilule du lendemain a provoqué un avortement (IVG

= interruption volontaire de grossesse) et a donc arrêté une grossesse débutante.

Une meilleure connaissance du mode action de cette pilule va pouvoir te rassurer !

En étudiant la notice de ta pilule Norlevo, tu constateras qu’elle contient une substance active, le

lévonorgestrel, appartenant aux progestatifs.

Cette pilule est un contraceptif d’urgence qui doit être utilisé dans les 12 à 72 h suivant le rapport

sexuel non protégé. Elle permet d’éviter une grossesse. Elle ne fonctionne pas si la femme est déjà

enceinte.

Alors comment fonctionne cette pilule ?

Chez la femme, l’ovulation est provoquée par un pic de LH. La LH est une hormone secrétée par

l’hypophyse.

Si l’on compare les taux de LH chez une femme sans traitement et chez une femme qui a pris

Norvelo, on constate une disparition du pic de LH chez cette dernière.

Au moment de l’ovulation (LHO), le taux de LH est d’environ 2 200 unités arbitraires chez la

femme sans traitement ; il est inférieur à 500 unités arbitraires chez la femme traitée avec Lé-

vonorgestrel. Le taux de LH augmente légèrement à LH +2, environ 700 unités arbitraires, puis

diminue les jours suivants. Il n’y a donc plus de pic de LH suite au traitement.

Cela signifie que la pilule du lendemain empêche l’ovulation. Les progestatifs contenus dans la

pilule du lendemain agissent directement sur le complexe hypothalamo-hypophysaire par rétroac-

tion négative pour freiner la sécrétion de LH.

Or tu sais que, pour qu’il y ait une grossesse, il faut une ovulation suivie d’une fécondation par un

spermatozoïde, puis implantation de l’embryon dans la muqueuse de l’utérus.

J’espère que ces explications te rassurent. La pilule du lendemain ne provoque aucunement un

avortement mais empêche une grossesse en bloquant l’ovulation chez la femme.

151


Hormones

Questions

1 On amesuré le taux plasmatique de LH chez une femelle macaque ovariectomisée (sans ovaire)

avant et après une injection d’hormones ovariennes (OP = œstrogène + progestérone). Le gra-

phique ci-dessous (document 1) présente les résultats obtenus.

On précise que LH est une hormone sécrétée par l’hypophyse.

Source : d’après Thibault C. et Levasseur MC. La reproduction chez les Mammifères et

l’Homme.

D’après les résultats obtenus, on peut dire que les hormones ovariennes (sélectionnez la bonne

réponse) :

– a. inhibent la libération de LH ;

– b. stimulent la libération de LH ;

– c. sont sans action sur la libération de LH ;

– d. stimulent puis inhibent la libération de LH.

152


2 Les graphiques du document 2 ci-dessous représentent les résultats de dosages hormonaux

effectués chez une femme lors d’un cycle normal, puis sous prise de pilule œstroprogestative

normodosée.

Progestérone, œstradiol : hormones sécrétées par les ovaires.

LH, FSH : hormones sécrétées par l’hypophyse.

« Les substances de synthèse contenues dans la pilule exercent un rétrocontrôle négatif sur le

complexe hypothalamo-hypophysaire. » Les informations du document 2 qui confortent cette idée

sont que (distinguez les propositions vraies des fausses) :

– a. Une femme prenant la pilule ne présente pas de pic d’œstradiol.

– b. Une femme prenant la pilule ne présente pas d’augmentation de la production de FSH.

– c. Une femme prenant la pilule ne présente pas d’augmentation de la production de progesté-

rone.

– d. Une femme prenant la pilule ne présente pas de pic de LH.

153


3 Les expériences décrites ci-dessous ont été réalisées sur des lapines impubères pour com-

prendre l’effet de la molécule RU486 utilisée dans le cadre de l’IVG médicamenteuse.

Les schémas sont à la même échelle.

m : muqueuse utérine.

On peut affirmer que le RU486 empêche le maintien de l’embryon dans l’utérus grâce à l’exploi-

tation des résultats (sélectionnez la bonne réponse) :

– a. des lots 1 et 3 ;

– b. des lots 2 et 3 ;

– c. du lot 3 uniquement ;

– d. du lot 2 uniquement.

154


4 Le document ci-dessous évoque l’origine de la stérilité d’une femme et retrace les étapes d’une

FIVETE (fécondation in vitro et transplantation d’embryon) telle qu’elle a été réalisée pour lui

permettre de concevoir un enfant.

D’après ce document, cette femme est stérile car (distinguez les propositions vraies des fausses) :

– a. elle ne peut ovuler ;

– b. l’embryon ne peut s’implanter naturellement ;

– c. elle a les trompes bouchées ;

– d. les spermatozoïdes ne peuvent atteindre naturellement la cavité utérine.

155


Questions

1


On cherche à comprendre l’action des hor-

mones ovariennes (œstrogènes et progesté-

rone) sur la sécrétion de la LH. Pour cela, on

travaille sur une femelle macaque ovariecto-

misée, c’est-à-dire sans ovaires, qui ne sécrète

donc pas d’hormones ovariennes. Cela permet

d’étudier l’effet des seules hormones injectées.

La lecture graphique vous permet de répondre

à la question.


LH : hormone lutéinisante sécrétée par l’hy-

pophyse antérieure. Le pic de LH déclenche

l’ovulation. La LH permet la transformation

des restes du follicule ovarien après ovulation

en corps jaune.

2


La pilule normodosée contient des hormones

ovariennes de synthèse, œstrogènes et proges-

tative. On vous propose deux graphiques en pa-

rallèle montrant les variations des taux des hor-

mones ovariennes et hypophysaires lors d’un

cycle normal, sans contraception orale et lors

d’un cycle sous pilule normodosée. La contra-

ception par la pilule utilise le rétro-contrôle né-

gatif exercé par les hormones ovariennes sur le

complexe hypothalamo-hypophysaire.

FSH et LH sont des hormones hypophysaires.

FSH : hormone folliculo-stimulante, agissant

sur le développement des follicules ovariens.


Les hormones ovariennes exercent un rétro-

controle négatif sur le complexe hypothalamo-

hypohysaire, donc sur les sécrétions de FSH

et LH qui sont alors freinées, sauf peu avant

l’ovulation où un rétrocontrôle positif permet

les pics des deux hormones.

Le rétro-controle ou rétro-action négative est

mis en évidence lorsque les sécrétions d’hor-

mones de l’organe cible sont réduites.

3


On s’intéresse à l’action du RU 486 sur la

muqueuse utérine en réalisant des expériences

sur des lapines impubères. Celles-ci n’ont pas

atteint la maturité sexuelle (puberté), ces fe-

melles ne sécrètent donc pas encore d’hor-

mones ovariennes. On visualise ainsi unique-

ment l’action des hormones injectées.

Pour l’interprétation d’une expérience, il est

toujours nécessaire de comparer le lot témoin

avec le lot sur lequel on fait agir la substance

dont on veut connaitre l’action. De plus, un seul

paramètre doit changer entre deux lots : sinon

il n’est pas possible de mettre en évidence l’ac-

tion de la molécule à tester.


Le RU 486 est utilisé dans le cas d’une IVG

médicamenteuse avant 7 semaines d’absence

de règles. Il a une action anti-progestative sur

l’utérus, c’est-à-dire qu’il empêche l’action de

la progestérone, qui permet lors de la grossesse

le développement de la muqueuse utérine. Le

RU 486 provoque rapidement les règles et l’éli-

mination de l’embryon.

4


Il s’agit de repérer sur le document l’anomalie

qui explique la stérilité de la femme, puis de

faire le lien avec le mécanisme qui est empê-

ché : l’ovulation, la fécondation, le passage des

spermatozoïdes ?

156



L’obstruction des trompes a pour consé-

quence d’empêcher le déplacement des sper-

matozoïdes vers le pavillon de la trompe où a

lieu normalement la fécondation. Dans le cas

normal, après fécondation, la cellule œuf en di-

vision migre vers l’utérus et s’implante dans la

muqueuse. S’il n’est pas possible de supprimer

l’obstruction des trompes, une fécondation in

vitro et un transfert d’embryons sont réalisés.

157


1 Réponse a. : les hormones ovariennes in-

hibent la libération de LH.

En effet, on observe sur le graphique une dimi-

nution du taux de LH à la suite d’une injection

d’hormones ovariennes (œstrogènes et proges-

térone) chez une femellemacaque ovariactomi-

sée.

2 Attention ! Dans cet exercice, il s’agit de va-

lider les propositions qui confirment le rétro-

contrôle négatif de la pilule œstroprogestative,

alors que toutes les affirmations sont justes.

a. : faux

Une femme prenant la pilule ne présente pas

de pic d’œstradiol, comme le montre le premier

graphique du document 2. Cela ne confirme ce-

pendant pas l’action rétroactive de la pilule.

b. : vrai

Le deuxième graphique du document 2 montre

que le taux de FSH est stabilisé par la prise de

la pilule, il n’y a donc plus d’augmentation. La

pilule agit donc sur le complexe hypothalamo-

hypohysaire en réduisant la sécrétion de FSH

par l’hypophyse.

c. : faux

La prise de pilule entraîne un arrêt de produc-

tion de progestérone visible sur le premier gra-

phique du document 2, mais cela ne confirme

pas le rétrocontrôle négatif de la pilule sur le

complexe hypothalamus-hypohpysaire.

d. : vrai

Une femme prenant la pilule ne présente pas

de pic de LH. La pilule exerce un rétrocon-

trôle négatif sur le complexe hypothalamo-

hypophysaire en réduisant la sécrétion de LH

par l’hypophyse.

Les substances contenues dans la pilule (œs-

trogènes et progestatifs) exercent un rétrocon-

trôle négatif sur les complexes hypothalamo-

hypophysaire, ce qui supprime les pics de FSH

et LH. Ces deux hormones agissent à leur tour

sur les sécrétions ovariennes supprimant les sé-

crétions cycliques des hormones ovariennes.

3 Réponse b. : lots 2 et 3.

Le lot 2 montre que l’injection d’œstrogène

puis de progestérone permet le développement

de la muqueuse utérine.

Lot 3 : l’absorption orale de RU486 puis l’in-

jection d’œstrogène et de progestérone em-

pêche le développement de la muqueuse uté-

rine, donc empêche le maintien de l’embryon

implanté dans la muqueuse.

Le lot 2 constitue le lot témoin qui permet par

comparaison d’interpréter les résultats du lot 3

et donc de l’action du RU 486. Dans les deux

lots, œstrogène et progestérone ont été injectés,

contrairement au lot 1 qui comprend seulement

une injection d’œstrogène.

4 a. : faux

Les ovaires ne présentent pas de malforma-

tions, l’ovulation est possible.

b. : vrai

La fécondation ne peut se réaliser naturelle-

ment en raison d’une obstruction des trompes

empêchant la rencontre entre l’ovocyte et les

spermatozoïdes.

c. : vrai

Le document montre une obstruction tubaire

des deux côtés.

d. : faux

Les spermatozoïdes peuvent atteindre la cavité

utérine mais ne peuvent pas rejoindre les pa-

villons des trompes en raison d’une double obs-

truction tubaire.

158


Le défi énergétique

� Document 1

Pour un « trafic voyageur » T, la consommation d’énergie C dépend du mode de transport choisi

(train, bus, voiture... avion).

On définit, en économie, l’efficacité énergétique E d’un mode de transport par la relation :

E = C/T

Pour un « trafic voyageur » T donné, un mode de transport sera d’autant plus efficace que la

consommation d’énergie C sera faible.

La consommation C s’exprime en millions de tep 1.

Le « trafic voyageur » T s’exprime en milliards de kilomètres (parcourus par l’ensemble des voya-

geurs).

L’efficacité énergétique E s’exprime en millions de tep /milliards de kilomètres.

� Document 2

Efficacité énergétique moyenne selon le mode de transport

Mode de transport Train-tram-métro Bus-Car Deux-roues motorisées Voiture Avion

E 0,012 0,017 0,035 0,040 0,065

(Source : ADEME, Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie).

Trafic voyageurs en France 2011

Mode de transport Voiture Autobus Car Transport ferré Transport aérien

T 812,7 51,1 104,0 13,5

(Source : Insee, Institut national de la statistique et des études économiques).

1. La tep, tonne d’équivalent pétrole représente une unité d’énergie. 1 tep correspond à l’énergie dégagée par lacombustion d’une tonne de pétrole.

159


Production électrique en France 2009

Hydrau-

lique

Eolien,

photovoltaïque

Thermique

Classique

Thermique

Nucléaire

Millions de tep 4,9 1,1 5,3 35,3

%dans la production

électrique française

11 % 2 % 11 % 76 %

(Source : Commissariat Général du Développement Durable - Octobre 2010).

Questions

1 À partir de vos connaissances, préciser la principale source d’énergie primaire utilisée pour le

déplacement d’un voyageur en voiture.

2 D’après les documents 1 et 2, donner le mode de transport permettant, pour un trafic-voyageur

donné, la consommation C la plus faible.

3 D’après les documents 1 et 2, calculer la consommation d’énergie C engendrée par les dépla-

cements en voiture en 2011 en France.

4 Déterminer la valeur et le pourcentage de l’énergie électrique, d’origine renouvelable, produite

en France en 2009.

5 Depuis la fin des années 1970, l’ensemble des sites français permettant la production d’énergie

électrique, d’origine hydraulique, a été aménagé.

Dans le cadre du développement durable, à moyen terme (10 ans), 20 % du trafic voiture se fera

avec du tout électrique. Dans cette perspective, parmi les quatre propositions, choisir le mode de

production énergétique qu’il faudra développer :

� Thermique fossile.

� Thermique nucléaire.

� Éolien, photovoltaïque.

� Hydraulique.

160


Questions

1


Parmi les sources d’énergie primaire, on dis-

tingue :

– Les ressources énergétiques renouvelables,

exploitables sans limite de durée (à l’échelle

humaine) : énergie solaire, énergie éo-

lienne, géothermie, énergie hydraulique et

biomasse.

– Les ressources énergétiques non renouve-

lables : ressources fossiles (pétrole, gaz na-

turel et charbon) contenant de l’énergie chi-

mique, et ressources fissiles (noyaux ra-

dioactifs tels que l’uranium 235) sources

d’énergie nucléaire.

2

äNos conseils

Pour un trafic voyageur T donné, un mode

de transport est d’autant plus efficace que la

consommation énergétique C est faible, donc

que l’efficacité énergétique E = CT est faible

(document 1). Identifier à l’aide du document 2

le mode de transport offrant l’efficacité énergé-

tique la plus faible.

3

äNos conseils

À l’aide des informations fournies dans le do-

cument 1, exprimer la consommation d’éner-

gie C en fonction de l’efficacité énergétique E

et du trafic voyageur T. Relever dans le docu-

ment 2 les valeurs correspondant au mode de

transport « voiture » et effectuer l’application

numérique, en précisant l’unité du résultat ob-

tenu. Rédiger une phrase de conclusion.

4


Les principales ressources énergétiques re-

nouvelables sont :

– l’énergie éolienne : le mouvement de l’air

est une source d’énergie mécanique

– l’énergie solaire (thermique et photovol-

taïque) : une partie de l’énergie nucléaire du

Soleil est transférée à la Terre par rayonne-

ment

– l’énergie hydraulique : le mouvement de

l’eau est une source d’énergie mécanique

– la biomasse : l’ensemble des matières orga-

niques d’origine végétale et animale consti-

tue une source d’énergie chimique

– la géothermie : le sol terrestre fournit de

l’énergie thermique

äNos conseils

Identifier les sources d’énergie renouvelables

dans le tableau présentant la production élec-

trique en France (document 2). Additionner les

valeurs et pourcentages correspondants. Termi-

ner par une phrase de conclusion.

5

äNos conseils

Le mode de production énergétique à déve-

lopper doit être d’origine renouvelable afin de

s’inscrire dans le cadre du développement du-

rable, et ne doit pas avoir déjà été développé

auparavant.

161


Questions

1 La principale source d’énergie primaire uti-

lisée pour le déplacement d’un voyageur en

voiture est l’énergie fossile, ressource énergé-

tique non renouvelable. En effet la plupart des

voitures sont équipées d’un moteur thermique

utilisant des dérivées du pétrole (essence, ga-

soil) comme combustible.

2 D’après le document 1, pour un trafic voya-

geur T donné, un mode de transport est d’au-

tant plus efficace que la consommation éner-

gétique C est faible, donc que l’efficacité éner-

gétique E = CT est faible. Le mode de trans-

port permettant, pour un trafic voyageur donné,

la consommation C la plus faible est celui cor-

respondant à l’efficacité énergétique moyenne

la plus faible : d’après le document 2, il s’agit

donc du transport ferroviaire (train, tram,mé-

tro).

3 D’après le document 1,E = CT ; la consom-

mation énergétique C (en millions de tep) est

donc C = E × T , avec E l’efficacité énergé-

tique (en millions de tep par milliards de kilo-

mètres) et T le trafic voyageur (en milliards de

kilomètres parcourus).

D’après le document 2, pour le mode de trans-

port « voiture », on relève les valeurs suivantes :

– efficacité énergétique : E = 0,040millions de

tep par milliards de kilomètres ;

– trafic voyageur : T = 812,7 milliards de ki-

lomètres.

On en déduit : C = 0, 040 × 812, 7 =

32, 5Mtep

La consommation énergétique engendrée par

les déplacements en voiture en 2011 en France

est de 32,5 millions de tep.

4 Les sources d’énergie renouvelables utili-

sées pour la production électrique sont l’éner-

gie hydraulique, l’énergie éolienne et le photo-

voltaïque. D’après le tableau présentant la pro-

duction électrique en France (document 2), on

calcule :

– Valeur de l’énergie électrique d’origine re-

nouvelable produite en France : 4,9 + 1,1 =

6,0 millions de tep.

– Pourcentage de l’énergie électrique d’ori-

gine renouvelable dans la production fran-

çaise : 11 + 2 = 13 %.

En 2009, la France a produit 6 millions de tep

d’énergie électrique d’origine renouvable, ce

qui représente 13 % de la production électrique

totale.

5 Afin d’augmenter le trafic des voitures à

moteur électrique dans le cadre du développe-

ment durable, il est nécessaire de développer

la production d’électricité d’origine renouve-

lable. On élimine donc les propositions 1 et

2 (thermique fossile et nucléaire), qui corres-

pondent à des sources d’énergie non renouve-

lables. L’ensemble des sites français permet-

tant la production d’énergie élecrique d’origine

hydraulique ayant déjà été aménagé, il faudra

donc développer la production d’énergie par

mode éolien et photovoltaïque.

162


Les énergies alternatives

� Document : Énergies alternatives

« Lorsqu’on pense aux alternatives possibles au pétrole et aux autres combustibles fossiles, il

importe de savoir comment les États-Unis consomment leur approvisionnement actuel. Cinq pour

cent du total environ est transformé pour fabriquer des engrais, des produits chimiques et des

plastiques. Tout le reste est utilisé pour produire de l’énergie. Voici en gros la répartition de cette

consommation :

– 28 % pour le transport (essence et kérosène) ;

– 40 % pour la production d’électricité ;

– 20 % pour le chauffage (gaz naturel, charbon) ;

– 32 % pour l’industrie.

La totalité dépasse 100 % en raison de certains recouvrements : par exemple, une partie de l’élec-

tricité produite est utilisée par l’industrie. [...]

Tout aussi important (et intéressant) est le large spectre de l’origine des sources d’énergie des

États-Unis :

– 29 % proviennent du pétrole importé ;

– 11 % proviennent du pétrole domestique ;

– 24 % proviennent du charbon ;

– 19 % proviennent du gaz naturel (méthane) ;

– 8 % proviennent du nucléaire ;

– 8 % proviennent d’autres sources (solaire, hydro-électrique, éolien, biomasse, géothermie).

[...] J’ai volontairement arrondi ces chiffres pour qu’ils soient plus faciles à retenir. »

Source : extrait du livre de Richard A. Muller (professeur de physique à l’université de Berkeley,

Californie, États-Unis) Physics for Future Presidents, 2006.

Questions

À l’aide du document 1 et de vos connaissances, répondre aux questions suivantes.

1 Préciser la part des énergies renouvelables et non renouvelables utilisées aux États-Unis, après

avoir expliqué ce que signifie « renouvelable » et « non renouvelable ».

2 Discuter du bien-fondé de l’interdiction des véhicules à essence ou kérosène pour supprimer

totalement l’émission du gaz à effet de serre CO2.

163


3 Choisir la centrale qui utilise une énergie renouvelable sans produire de gaz à effet de serre ni

de déchets radioactifs.

— Proposition 1 : une centrale thermique à gaz.

— Proposition 2 : une centrale thermique nucléaire.

— Proposition 3 : une centrale hydroélectrique.

— Proposition 4 : une centrale thermique à charbon.

164


Questions

1


Cette question fait appel à vos connaissances

concernant les différences entre énergies re-

nouvelables et non renouvelables que vous de-

vez définir. Pour le calcul demandé, il vous

suffit d’additionner les différents pourcentages

des énergies non renouvelables citées, les éner-

gies renouvelables étant déjà regroupées.



Hydrocarbures : composé organique conte-

nant du carbone et de l’hydrogène. Par exemple

le pétrole et le gaz naturel.

Ressource fossile ou combustible fossile : res-

source qui résulte de la décomposition anaé-

robie (sans présence de dioxygène) d’êtres vi-

vants morts (matière organique) et de leur en-

fouissement. Exemples : le pétrole, le charbon

et le gaz naturel.

Matière organique : matière qui compose les

êtres vivants, composée de molécules orga-

niques dont les atomes sont le carbone, l’hydro-

gène, avec en plus, suivant les molécules, des

atomes d’oxygène, de phosphore, de souffre et

d’azote.

Ressource fissile : ressource due à la réac-

tion nucléaire fissile. La réaction de fission nu-

cléaire consiste à scinder un noyau d’atome

lourd (par exemple un atome d’uranium 235)

en deux noyaux plus légers suite à l’action d’un

neutron. Cette réaction libère de l’énergie.

2


Il s’agit d’expliquer par quel mécanisme les

véhicules à essence ou kérosène participent à

l’émission de gaz à effet de serre. Le principe

de combustion doit d’abord être présenté, puis,

au regard des données fournies (28 % de la

consommation des combustibles fossiles sert

au transport), il faut montrer que la suppression

de ces véhicules ne suffira pas à faire dispa-

raître totalement l’émission des gaz à effet de

serre.


Kérosène : carburant, mélanges d’hydrocar-

bures, utilisé pour les avions et issu du raffinage

du pétrole. Il est intermédiaire entre le gasoil et

l’essence.

Gaz à effet de serre : gaz ayant pour proprié-

tés d’absorber et de renvoyer les rayonnements

infrarouge émis par la Terre, ce qui contribue

à son réchauffement. Les principaux gaz à ef-

fet de serre sont la vapeur d’eau, le C02, le mé-

thane (CH4), l’ozone (O3), le protoxyde d’azote

(N20).

3


Vous devez choisir d’une part une énergie

renouvelable (biomasse, rayonnement solaire,

hydraulique, éolien, géothermie), et d’autre

part, parmi celles-ci, une énergie qui ne produit

ni gaz à effet de serre, ni déchets radioactifs.


Une centrale thermique à gaz produit de

l’énergie à partir de la combustion du gaz, qui

est une énergie non renouvelable. Cette com-

bustion produit du CO2, donc un gaz à effet de

serre.

Une centrale thermique nucléaire produit de

l’énergie en réalisant la fission nucléaire de

l’uranium, qui est une ressource non renouve-

lable. Ces réactions de fissions nucléaires pro-

duisent des déchets nucléaires.

Une centrale thermique à charbon produit de

l’énergie à partir de la combustion du charbon

(énergie non renouvelable) en libérant du di-

oxyde de carbone dans l’atmosphère.

165


1 Les ressources énergétiques renouvelables

sont des ressources dont la durée de formation

est petite au regard de la durée de vie humaine.

Les durées d’exploitation sont plus grandes ou

au moins égales à leurs durées de reconstitu-

tion. Ce sont par exemple la biomasse (bois

énergie, biogaz, agro-carburant), le rayonne-

ment solaire, l’hydraulique, l’éolien, la géo-

thermie, ou le flux et le reflux lors des marées.

Les ressources non renouvelables ont une durée

de formation très grande au regard de la durée

de vie humaine. Les durées d’exploitation sont

plus faibles ou beaucoup plus faibles que leurs

durées de reconstitution. Ce sont par exemple

l’uranium, les hydrocarbures (pétrole, gaz na-

turel, charbon).

La part des énergies renouvelables est d’envi-

ron 8 % et celle des énergies non renouvelables

d’environ 91% (29 + 11 + 24 + 19 + 8) utilisées

aux États-Unis.

2 Les véhicules à essence ou à kérosène réa-

lisent une combustion, c’est-à-dire une trans-

formation chimique au cours de laquelle les

molécules, constituées des éléments carbone

et hydrogène, sont, en présence de dioxygène,

transformées en dioxyde de carbone et en eau.

Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de

serre. Ainsi, l’interdiction de ces véhicules, qui

sont nombreux, permettrait de réduire l’émis-

sion du gaz à effet de serre CO2.

Néanmoins, on ne supprimera pas totalement

l’émission du CO2 puisque les véhicules à es-

sence et kérosène ne représentent 28 % de la

consommation totale. Il reste encore 40 % pour

la production d’électricité, 20 % pour le chauf-

fage et 32 % pour l’industrie.

3 La centrale qui utilise une énergie renouve-

lable sans produire de gaz à effet de serre ni de

déchets radioactifs est celle de la proposition 3 :

la centrale hydroélectrique. Elle utilise l’éner-

gie fournie par le mouvement de de l’eau.

166


Les sources d’énergie

� Document 1 : La crise nucléaire, chance difficile à saisir pour l’énergie renouvelable

Les énergies renouvelables représentaient 12,7 % de la production mondiale d’énergie en 2006.

Selon Observ’ER (l’observatoire des énergies renouvelables), la production électrique d’origine

renouvelable a atteint 18,6 % de la production mondiale d’électricité. Elle est couverte à 89 %

par l’hydraulique et à 5,7 % par la biomasse, le reste se partageant entre l’éolien (3,5 %), la géo-

thermie (1,7 %) et le solaire (0,2 %). L’Amérique du Nord est le premier producteur d’électricité

renouvelable avec 21,8 % de la production, suivie de l’Europe de l’Ouest (19,3 %), de l’Asie de

l’Est et du Sud-Est (19,2 %) et de l’Amérique du Sud (19 %). En 2007, la production d’électricité

éolienne a augmenté de 20 000 MWh 1 pour atteindre 94 000 MWh. Pour le photovoltaïque, la

hausse a été de 50 % par rapport à 2006, pour atteindre 12 400 MWh.

Les États-Unis ont affiché la plus forte progression devant la Chine et l’Espagne. Cependant,

la Commission européenne prévoit que la part des énergies renouvelables dans la consomma-

tion mondiale d’énergie va décroître de 13 % à 8 % entre 2000 et 2030, ce qui signifie que la

consommation mondiale d’énergie croîtra plus vite que la production d’énergie renouvelable...

Les énergies renouvelables émettent des gaz à effet de serre dans des proportions très inférieures

aux énergies fossiles. Mais l’un des principaux problèmes de la production d’électricité à partir

de l’énergie éolienne et solaire est qu’elle n’est pas continue, sans capacité de stockage. Cela rend

les grosses usines et autres constructeurs automobiles moins intéressés par l’utilisation du solaire

et de l’éolien actuellement. Et il n’est pas faisable de n’utiliser que ces deux techniques pour ali-

menter en courant une ville ou une région ayant besoin d’électricité en permanence. Les énergies

renouvelables, dont le coût est l’un des principaux inconvénients, peuvent donc difficilement se

développer sans soutien gouvernemental.

Source : good planet.org.

� Document 2

L’énergie ne se produit pas, elle est transformée. Cette transformation s’accompagne d’un dé-

gagement de chaleur. Ainsi dans l’ampoule qui m’éclaire, l’énergie électrique est transformée

en lumière et chaleur. On ne peut donc transformer intégralement l’énergie en une autre forme

d’énergie.

Source : palais-découverte.fr.

1.MWh : mégawatt heure.

167


Questions

À l’aide du document 1 et de vos connaissances, répondez aux questions suivantes.

1 Relevez les ressources d’énergie citées et classez-les en ressources énergétiques renouvelables

et non renouvelables en justifiant votre choix.

2 Identifiez les avantages et les inconvénients de l’utilisation des deux types d’énergie évoqués

dans la question 1.

3 Sélectionnez la bonne réponse.

– La puissance électrique éolienne est, en 2007, de 20 000 MWh.

– L’énergie électrique éolienne est, en 2007, de 20 000 MWh.

– La puissance électrique éolienne est, en 2007, de 94 000 MWh.

– L’énergie électrique éolienne est, en 2007, de 94 000 MWh.

4 En utilisant les informations du document 2, sélectionnez le schéma correct de la chaîne éner-

gétique étudiée.

168


Questions

1


Il s’agit dans cette question de définir et de dis-

tinguer les ressources renouvelables et les res-

sources non renouvelables et de classer les res-

sources d’énergie citées.

N’hésitez pas à souligner dans le document

toutes les informations utiles à votre réponse.



Énergies non renouvelables : elles se forment

en plusieurs millions d’années et ne peuvent

se renouveler à l’échelle humaine. Il s’agit

des ressources fossiles : charbons, pétrole et

gaz naturel, et des ressources fissiles comme

l’uranium. Elles constituent des stocks qui sont

épuisables.

Énergies renouvelables : elles se renouvellent

rapidement à l’échelle humaine et leur vitesse

de consommation est inférieure à leur vitesse

de formation. Il s’agit du solaire, de l’éolien, de

l’hydraulique, de la biomasse, de la géothermie

ou des marées.

2


Le document 1 vous fournit un certain nombre

d’éléments de réponse concernant les avan-

tages et les inconvénients des ressources éner-

gétiques renouvelables. Il est conseillé de relire

le texte et de souligner toutes les informations

utiles qui seront complétées par vos connais-

sances concernant les avantages et les inconvé-

nients des énergies non renouvelables.


Faire un petit tableau au brouillon dans lequel

vous lister les avantages et les inconvénients de

chaque grand type de ressources. Cela vous fa-

cilitera la rédaction et évitera les oublis.

3


La puissance correspond à l’énergie consom-

mée par unités et temps : P = Et .

P= puissance, E= énergie, t= temps.

L’unité de la puissance est leWatt (W) (Joules

par seconde)

L’énergie E consommée par un appareil dépend

donc de sa puissance et de la durée d’utilisa-

tion : E= P x t. L’énergie se mesure en joule

(J) dans le système international d’unités. Ce-

pendant le joule étant une petite unité, on uti-

lise une unité plus pratique leWattheure (Wh)

qui est l’énergie consommée pendant une heure

(3600 secondes) par un appareil de puissance

1 W. 1 Wh = 3600 J


Faire un petit tableau au brouillon dans lequel

vous lister les avantages et les inconvénients de

chaque grand type de ressources. Cela vous fa-

cilitera la rédaction et évitera les oublis.

4


Vous devez sélectionner le schéma qui traduit

le fait que l’énergie électrique dans l’ampoule

se transforme en énergie lumineuse et en cha-

leur. Attention au sens des flèches !


La « loi de conservation de l’énergie d’un sys-

tème isolé » montre que l’énergie ne se crée pas

et ne se perd pas mais se convertie en d’autres

formes. Dans le cas de l’énergie électrique qui

permet à l’ampoule de s’allumer, il y a une

conversion en énergie lumineuse et en énergie

thermique (chaleur). Toute l’énergie ne peut se

transformer en énergie lumineuse.

169


Questions

1 Les sources d’énergie non renouvelables ci-

tées dans le document 1 sont les énergies fos-

siles. Ces énergies sont dites « non renouve-

lables » car leur renouvellement est très lent

à l’échelle humaine, au contraire des énergies

renouvelables dont les ressources se reconsti-

tuent à une vitesse au moins égale à celle de

leur consommation.

Les énergies renouvelables citées dans ce docu-

ment sont l’énergie hydraulique, la biomasse,

l’énergie éolienne, l’énergie géothermique et

l’énergie solaire.

2 L’utilisation des combustibles fossiles (pé-

trole, charbon, gaz naturel) pose deux sortes

de problèmes : d’une part ils s’épuisent rapi-

dement, et d’autre part leur combustion génère

d’énormes quantités de dioxyde de carbone, qui

est un gaz à effet de serre et contribue donc au

réchauffement climatique global.

Leurs avantages sont leur faible coût (compa-

rativement aux autres sources d’énergie), ainsi

que leur facilité d’utilisation, de transport et de

stockage.

Les avantages des sources d’énergie renouve-

lables sont, au contraire, leurs faibles émissions

de dioxyde de carbone, et leur disponibilité (on

peut les considérer comme inépuisables si l’on

prend soin de réguler l’exploitation pour lais-

ser la ressource se reconstituer, dans le cas de la

biomasse et de l’énergie géothermique en par-

ticulier).

Ces sources d’énergies renouvelables sont plus

difficiles à exploiter, les coûts de production

sont généralement plus importants, leur pro-

duction est irrégulière et limitée (en particulier

pour les énergies solaire et éolienne).

Seule la biomasse est transportable. L’énergie

hydraulique et la biomasse peuvent être sto-

ckées, mais pour les autres sources d’énergie

renouvelables il faut les convertir en une autre

forme d’énergie (énergie thermique ou énergie

chimique).

3 La bonne réponse est la dernière.

Une donnée exprimée enMWh est une énergie.

D’après le texte, l’énergie électrique éolienne

est, en 2007, de 94 000 MWh (après une aug-

mentation de 20 000 MWh).

4 La bonne réponse est la deuxième.

Une lampe électrique reçoit de l’énergie élec-

trique et produit de l’énergie lumineuse. Au

cours de cette conversion d’énergie, une partie

de l’énergie est dissipée sous forme de chaleur

(énergie thermique).

170


Consommation d’énergie

� Document 1

La « société à 2 000 W » est un projet de l’École polytechnique fédérale de Zurich (Suisse). Voici

un extrait du document intitulé Vivre plus légèrement, une nouvelle conception de nos ressources

pour un développement durable : la société à 2 000 watts du réseau Novatlantis :

« ... En 1960, la Suisse était une société à 2 000 W. Actuellement, plus de quatre décennies plus

tard, chaque personne consomme 5 000 W pour l’habitat, le travail, les loisirs et les voyages. Il

en résulte une consommation annuelle par tête de 44 000 kWh correspondant à 4 400 litres de

fioul. Avec 2 000 W, la consommation serait de seulement 17 500 kWh par année, soit deux fois

et demie moins élevée. Les énergies fossiles, soit pour l’essentiel le pétrole et les produits du gaz

naturel, couvrent environ 60 % de la consommation d’énergie en Suisse, c’est-à-dire 3 000 W.

L’énergie nucléaire et les sources d’énergie renouvelable (aujourd’hui presque exclusivement la

force hydraulique) fournissent chacune 1 000 W.

La vision de la société à 2 000 W prévoit un abaissement continu de la consommation d’énergie

à 2 000 W. Ce but doit être atteint le plus rapidement possible. D’ici l’année 2050, la part des

énergies fossiles peut être réduite de moitié en passant de 3 000 W actuellement à 1 500 W par

personne. Il y a de bonnes raisons pour définir cet horizon-temps aussi largement : l’évolution

requiert une adaptation rigoureuse de l’infrastructure et un mode de vie intelligent sans lesquels

la société à 2 000 W restera une vision.

Un volume d’émissions de CO2 d’une tonne par tête d’habitant et par année représente également

un objectif à long terme de la Suisse. Cette limite correspond à une consommation d’énergies

fossiles d’environ 500 W. Si la consommation d’énergies fossiles se réduit à la cadence prévue

par la vision d’une société à 2 000 W, on pourra atteindre ce but ambitieux de réduction de CO2

dans la seconde moitié de ce siècle, ou au plus tard au cours du siècle prochain. »

171


� Document 2

Évolution du pourcentage de CO2 dans l’air et de l’élévation de la température moyenne de l’air

en surface

Source : 1re L, édition Bordas, 2003.

Questions

1 En utilisant vos connaissances, justifiez la

phrase « Avec 2 000 W, la consommation se-

rait de seulement 17 500 kWh par année... ».

(On précise qu’il s’agit ici d’une consomma-

tion individuelle de 2 000 W et qu’une année

est environ égale à 8 750 heures.)

2 En utilisant vos connaissances et en vous

appuyant sur les documents 1 et 2, expliquez

pourquoi un abaissement de la part des énergies

fossiles dans notre consommation énergétique

est un enjeu planétaire.

3 Proposez des solutions pour diminuer la

consommation d’énergie fossile.

172


Questions

1


Cette question vise à vous faire expliquer les

différences entre puissance et énergie avec

leurs unités respectives et à vous faire justifier

la valeur de 17 500 kWh par le calcul à l’aide

des valeurs fournies.



La puissance correspond à l’énergie consom-

mée par unités et temps : P = Et .

P= puissance, E= énergie, t= temps.

L’unité de la puissance est leWatt (W) (Joules

par seconde).

L’énergie E consommée par un appareil dépend

donc de sa puissance et de la durée d’utilisa-

tion : E= P x t. L’énergie se mesure en joule

(J) dans le système international d’unités. Ce-

pendant le joule étant une petite unité, on uti-

lise une unité plus pratique leWattheure (Wh)

qui est l’énergie consommée pendant une heure

(3600 secondes) par un appareil de puissance

1 W. 1 Wh = 3600 J

2


Les pays doivent résoudre des problèmes éner-

gétiques importants, les consommations ne ces-

sant d’augmenter. Ils se tournent de plus en

plus vers les sources d’énergies renouvelables,

l’utilisation des énergies fossiles ayant des li-

mites et présentant des inconvénients pour la

planète. Après avoir préciser que les énergies

fossiles sont des ressources épuisables, expli-

quer le problème des rejets de CO2 dans l’air,

gaz à effet de serre provoquant le réchauffe-

ment de la planète, et les conséquences drama-

tiques sur les écosystèmes.



Le document 2 montre que depuis 1900 on ob-

serve une augmentation duCO2 atmosphérique

et une élévation concomitante de la tempéra-

ture moyenne de la Terre. La projection des

courbes sur 2050, en absence de modifications

des consommations énergétiques, provoquerait

une élévation de plus de 2° C de la température

moyenne de la Terre.

Gaz à effet de serre : gaz ayant pour pro-

priétés d’absorber et de renvoyer les rayon-

nements infrarouge émis par la Terre, ce qui

contribue à son réchauffement. Les principaux

gaz à effet de serre sont la vapeur d’eau, le C02,

le méthane(CH4), l’ozone (O3), le protoxyde

d’azote (N20).

L’effet de serre : les gaz présents dans l’at-

mosphère (vapeur d’eau, CO2, méthane) ab-

sorbent naturellement le rayonnement ther-

mique émis par la Terre (infrarouges) et le ré-

émettent dans différentes directions, dont celle

de la Terre, ce qui permet le maintien d’une

température propice à la vie. Les rejets exces-

sifs de CO2 par les activités de l’homme accen-

tuent ce phénomène augmentant la température

moyenne de la Terre très rapidement.

3


Montrer en proposant des solutions votre com-

préhension des problématiques énergétiques et

environnementales de notre siècle. N’hésitez

pas à citer les solutions qui s’offrent à chaque

citoyen afin de réduire sa consommation éner-

gétique dans sa vie quotidienne. Au niveau

des États, favoriser le développement des res-

sources énergétiques renouvelables passe aussi

par l’innovation et la recherche.

173


1 2 000W désigne la puissance P consommée

par chaque habitant.

Pour calculer l’énergie consommée, on uti-

lise donc la relation E = P· · ·∆, où E re-

présente l’énergie consommée, en kilowatt-

heure (kWh).

P représente la puissance consommée en kilo-

watt (kW),∆t représente la durée d’utilisation,

en heure (h).

Ici P = 2 000 W = 2 kW.

Donc E = 2 × 8 750 = 17 500 kWh.

2 Le premier problème posé par l’utilisation

des combustibles fossiles (pétrole, charbon,

gaz naturel) est leur épuisement : ces ressources

ont mis des millions d’années à se former et

les réserves seront vraisemblablement épuisées

d’ici quelques dizaines d’années.

Le deuxième problème, qui est mentionné

dans le dernier paragraphe du document 1, est

l’émission de dioxyde de carbone (CO2) dé-

gagé par la combustion de ces combustibles.

Le document 2 met en évidence la corrélation

entre la teneur de l’atmosphère en CO2 et la

température moyenne à la surface de la Terre :

le CO2 est un gaz à effet de serre, il contribue

donc au réchauffement climatique global, dont

les conséquences sont planétaires (fonte des

glaces polaires, élévation du niveau des océans,

perturbation des écosystèmes...).

Limiter à la fois la consommation énergé-

tique et la part des énergies fossiles dans cette

consommation permettrait donc de réduire les

émissions de CO2 et, par conséquent, de conte-

nir l’augmentation de l’effet de serre et le ré-

chauffement global.

3 Pour diminuer la consommation des éner-

gies fossiles, il faut utiliser les deux options

évoquées à la question précédente :

– d’une part, diminuer la consommation glo-

bale d’énergie, sous toutes ses formes (limi-

ter l’usage des voitures individuelles et pri-

vilégier la marche, le vélo et les transports

en commun ; isoler les habitations et utili-

ser modérément chauffage et climatisation ;

privilégier les appareils économes en éner-

gie, éviter les appareils en veille et les lu-

mières allumées ; éviter d’une façon géné-

rale le gaspillage puisque la fabrication et le

transport de tous les objets que nous utili-

sons consomment de l’énergie...) ;

– d’autre part, augmenter l’énergie produite

à partir des sources renouvelables : éner-

gie hydraulique, éolienne, solaire, géother-

mique, biomasse...

L’énergie nucléaire est aussi une alternative

aux énergies fossiles (celle que la France a

choisie depuis les années 1970), mais elle pose

d’autres problèmes au niveau des rejets et des

déchets radioactifs...

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Documents

bac_Sujets de Sciences 1re ES et L.pdf