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SELECTION FESIC ADMISSION en 1ère ANNEE du 1er CYCLE 2009

EPREUVE DE SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

Samedi 16 mai 2009 de 16h.45 à 18h.15 INSTRUCTIONS AUX CANDIDATS L'usage de la calculatrice est interdit ainsi que tout document ou formulaire. L'épreuve comporte 16 exercices indépendants. Vous ne devez en traiter que 12 maximum. Si vous en traitez davantage, seuls les 12 premiers seront corrigés. Un exercice comporte 4 affirmations repérées par les lettres a, b, c, d. Vous devez indiquer pour chacune d'elles si elle est vraie (V) ou fausse (F). Un exercice est considéré comme traité dès qu'une réponse à une des 4 affirmations est donnée (l'abstention et l'annulation ne sont pas considérées comme réponse). Toute réponse exacte rapporte un point. Toute réponse inexacte entraîne le retrait d'un point. L'annulation d'une réponse ou l'abstention n'est pas prise en compte, c'est-à-dire ne rapporte ni ne retire aucun point. Une bonification d'un point est ajoutée chaque fois qu'un exercice est traité correctement en entier (c'est-à-dire lorsque les réponses aux 4 affirmations sont exactes). L'attention des candidats est attirée sur le fait que, dans le type d'exercices proposés, une lecture attentive des énoncés est absolument nécessaire, le vocabulaire employé et les questions posées étant très précis.

INSTRUCTIONS POUR REMPLIR LA FEUILLE DE REPONSES Les épreuves de la Sélection FESIC sont des questionnaires à correction automatisée. Votre feuille sera corrigée automatiquement par une machine à lecture optique. Vous devez suivre scrupuleusement les instructions suivantes : Pour remplir la feuille de réponses, vous devez utiliser un stylo bille ou une pointe feutre de couleur noire ou bleue. Ne jamais raturer, ni gommer, ni utiliser un effaceur. Ne pas plier ou froisser la feuille.

1. Collez l’étiquette code-barres qui vous sera fournie (le code doit être dans l’axe vertical indiqué). Cette étiquette, outre le code-barres, porte vos nom, prénom, numéro de table et matière. Vérifiez bien ces informations.

Exemple :

2. Noircissez les cases correspondant à vos réponses :

Faire Ne pas faire Pour modifier une réponse, il ne faut ni raturer, ni gommer, ni utiliser un effaceur. Annuler la réponse par un double marquage (cocher F et V) puis reporter la nouvelle réponse éventuelle dans la zone tramée (zone de droite). La réponse figurant dans la zone tramée n'est prise en compte que si la première réponse est annulée. Les réponses possibles sont :

V F V F vrai

faux

abstention

abstention

vrai

faux

abstention Attention : vous ne disposez que d'une seule feuille de réponses. En cas d'erreur, vous devez annuler votre réponse comme indiqué ci-dessus. Toutefois, en cas de force majeure, une seconde feuille pourra vous être fournie par le surveillant.

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Exercice n°1 Chronologie en Haute Garonne L’étude d’une carte géologique permet d’établir la chronologie des évènements qui ont affecté la région. Document: carte géologique simplifiée de la région d’Aurignac

a) Les strates sédimentaires de -83 MA à -59 MA, sont concordantes. b) Plus on s’éloigne de l’affleurement central, plus les terrains sont anciens : on en déduit que c’est un

pli. c) Le miocène est discordant sur l’éocène. d) Les failles se sont formées après le miocène.

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Exercice n°2 Phylogénie des reptiles Les êtres vivants peuvent être apparentés et classés suivant la possession de caractères dérivés. Document : arbre phylogénétique

Les noms des animaux actuels sont indiqués en caractères normaux. Les noms des animaux fossiles sont indiqués en caractères gras. Les innovations évolutives entraînent l’apparition d’un caractère dérivé. Elles sont représentées par les lettres a, b, c, d, e, f, g et h :

a : membres pairs locomoteurs b : deux vertèbres cervicales spécialisées c : amnios d : acide ornithurique e : deux fenêtres temporales f : membrane nictitante g : plumes ou duvet h : une seule fenêtre temporale

a) Pour établir un arbre phylogénétique, les caractères comparés doivent obligatoirement être

homologues. b) Les duplications et les mutations sont des innovations génétiques. c) Tortues, serpents et crocodiles forment le groupe phylogénétique des Reptiles. d) Le crocodile est plus proche des autruches que du serpent.

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Exercice n°3 Déterminisme d’une absence de puberté Une jeune fille de 16 ans, de caryotype XX, présente les symptômes suivants : - Pas de développement des seins, - Absence de menstruations (aménorrhée primaire). Des dosages hormonaux sont effectués. L'échographie révèle deux ovaires de taille normale. La biopsie des ovaires de la patiente à diverses reprises ne présente que les structures ci-dessous. Document 1 : données morphologiques et histologiques

Document 2 : dosages hormonaux durant 28 jours

Dans le sang de la patiente

Dans le sang d'une femme témoin ne présentant pas ces troubles

LH en UI.L-1 20 à 22 Phase folliculaire: 1.5 à 10 Pic ovulatoire : 18 à 90 Phase lutéale: 1 à 16

FSH en UI.L-1 < 0,5 Phase folliculaire : 2 à 17 Pic ovulatoire : 9 à 26 Phase lutéale : 2 à S

Œstrogène (œstradiol) en pg.mL-1 24 à 26 Phase folliculaire : 30 à 90 Pic preovulatoire : 90 à 400 Phase lutéale : 50 à 20

Chez la patiente : a) Les follicules ne produisent pas assez d’œstradiol pour le développement des caractères sexuels

secondaires. b) L’absence de pic préovulatoire d’œstrogène suffit à expliquer l’aménorrhée. c) Le taux de LH montre que l’hypophyse est au repos. d) Lors d’un traitement par injection de GnRH, le taux de FSH augmente rapidement ; on en déduit que

le problème est au niveau de l’hypothalamus.

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Exercice n°4 Le virus de la grippe La grippe est une maladie infectieuse, virale. Le virus de la grippe est une particule sphérique, délimitée par une enveloppe épaisse, formée d’une membrane plasmique et d’une coque protéique. Cette enveloppe présente des molécules de surface : des hémagglutinines et des neuramidases, éléments essentiels du pouvoir infectieux. Le génome est constitué de huit molécules d’ARN.

Document 1 : Structure du virus grippal

Document 2 : Le cycle viral

a) Un virus est une très petite cellule. b) Une cellule est la cible d’un virus quand elle possède des molécules membranaires complémentaires

des molécules de surface du virus. c) Le génome de la cellule hôte commande la synthèse des protéines virales. d) La vaccination contre la grippe doit être refaite chaque année car les virus mutent beaucoup.

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Exercice n°5 Les propriétés des anticorps Les anticorps circulants sont des effecteurs de l’immunité acquise, grâce à des propriétés biologiques. Document : structure générale d’un anticorps et résultats expérimentaux

Traitement de l’anticorps

Masse moléculaire des fragments obtenus

(en kDa)

Propriété des fragments obtenus

Fixation de l’antigène Possibilité de fixation sur des cellules phagocytaires

1. Aucun 150 000 OUI OUI 2. Rupture des liaisons faibles et des liaisons covalentes

53 000 NON NON

22 000 (chaînes légères) NON NON

3. Digestion par une enzyme

50000

OUI NON

50000

NON OUI

a) Les anticorps sont des molécules glucidiques. b) La molécule d’anticorps doit conserver sa forme totale pour assurer ses fonctions. c) L’antigène se fixe sur l’extrémité de la chaîne légère. d) Le complexe anticorps-antigène se fixe sur les cellules phagocytaires pour être éliminé.

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Exercice n°6 Les enfants de mères séropositives. Document : Anticorps anti-VIH détectés dans le sérum d'enfants nés de mères séropositives. Au moment de la naissance de l'enfant, le système immunitaire est non fonctionnel. Il ne devient capable de produire des anticorps que quelques mois plus tard. La protection immunitaire est jusque là assurée par les anticorps maternels dont le taux est maximal au moment de la naissance. Les molécules d'anticorps sont des protéines dégradées naturellement au bout de 3 à 5 mois. On suit l'évolution du taux d'anticorps anti-VIH sur une période de 15 mois chez des enfants nés de mères séropositives. Suivant les résultats obtenus à 10 mois, les enfants sont séparés en deux groupes. Les graphiques ci-dessous montrent l'évolution du taux d'anticorps pour chaque groupe.

a) Un individu séropositif a les symptômes du SIDA. b) Les mères séropositives transmettent toutes le virus à leur bébé. c) Les nouveaux nés sont tous séropositifs pendant trois à cinq mois. d) Après cinq mois, les enfants du groupe 2 développent une réaction immunitaire anti-VIH : on en

déduit qu’ils ont été contaminés.

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Exercice n°7 Document : Arbre phylogénétique des Primates.

Lorisiformes  Lémuriformes  Tarsiformes  Platyrrhiniens  Cercopithècoïdes  Hylobatoïdes  Homininés  Paninés  Gorillidés  Pongidés 

Quelques-unes des innovations évolutives apparues au cours de l’évolution des Primates Désigne les Primates a) Chaque nœud de l’arbre correspond à un ancêtre que l’on a pu trouver lors de fouilles

paléontologiques. b) Les caractères dérivés qui définissent le groupe des hominoïdes sont la présence d’une omoplate

dorsale allongée antéropostérieurement et la disparition de la queue. c) Les cercopithécoïdes sont plus proches phylogénétiquement des platyrrhiniens que des hylobatoïdes. d) Homo sapiens partage 99 % environ de son génome avec Pan troglodytes (chimpanzé).

Strepsirrhiniens  Hominidés 

Hominoïdes 

Primates 

Haplorrhiniens 

Simiiformes 

Catarrhiniens 

Omoplate dorsale allongée antéro­postérieurement 

Vertèvres caudales soudées en un coccyx (disparition de la queue) 

Disparition de la 3ème prémolaire 

Narines ouvertes vers le bas et séparées par une cloison 

Fermeture postérieure de l’orbite 

Disparition des vibrisses 

Truffe remplacée par un nez 

Pouce opposable aux autres doigts 

Ongles à la place des griffes 

Orbites orientées vers l’avant 

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Exercice n°8 Document 1 : Le document ci-dessous représente les variations de la quantité d’ADN dans le cycle biologique de Sordaria.

Document 2 : schémas du caryotype de Sordaria à différents moments du cycle (dans un souci de clarté, seules 2 paires de chromosomes ont été représentées).

Schéma 1 Schéma 2 Schéma 3 Schéma 4

Légende : chromosomes à 2 chromatides : Chromosomes à 1chromatide :

a) Sordaria est un organisme haploïde. b) La division notée 3 correspond à la division équationnelle de la méiose. c) Le schéma 1 du document 2 correspond à une fin de prophase de division II. d) Une asque de Sordaria contient 8 spores.

œuf

spore Q/2

Q

2Q

divisions 1 2 3 t1 t2 t3

temps

quantité d’ADN

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Exercice n°9 Document 1 : La couleur des yeux des drosophiles Les drosophiles « sauvages » ont les yeux rouge sombre. Cette couleur est due à la présence simultanée de 2 pigments, l’un rouge vif, l’autre brun. Il existe des variétés de drosophiles mutantes qui possèdent des yeux rouge vif, brun ou blanc (lorsqu’aucun des 2 pigments n’est synthétisé). Document 2 : la synthèse des pigments oculaires de la drosophile La synthèse des 2 pigments s’effectue à partir d’un précurseur, le tryptophane. La synthèse du pigment rouge vif est sous la dépendance d’un gène porté par le chromosome 2, dont on connaît 2 allèles : C, dominant, qui code pour une enzyme E1 fonctionnelle et c, récessif, qui code une protéine non fonctionnelle. La synthèse du pigment brun se déroule en 2 étapes, catalysées par les enzymes E2 et E3, dont les gènes sont situés respectivement sur les chromosomes 2 et 3. Les 2 allèles dominants qui codent des enzymes fonctionnelles sont notés A et B (respectivement pour les enzymes 2 et 3). Les 2 allèles récessifs qui codent des protéines non fonctionnelles sont notés a et b (respectivement pour les enzymes 2 et 3).

La synthèse du pigment rouge vif :

Tryptophane pigment rouge vif Enzyme 1

La synthèse du pigment brun :

Tryptophane cynurénine pigment brun

Enzyme 2 Enzyme 3 Document 3 : exemple d’un croisement

On croise une drosophile mâle de génotype : avec une femelle de génotype :

a) La femelle du croisement du document 3 a les yeux bruns. b) La couleur des yeux des drosophiles est un caractère polygénique. c) On obtient 8 types de descendants avec le croisement du document 3. d) Avec le même croisement on peut obtenir des drosophiles à œil blanc.

c a BBc a

C a bbc A

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Exercice n°10 Document : Taux des hormones naturelles dans le sang de la circulation générale lors d'un cycle normal et lors de la prise d'une pilule.

a) Lors du cycle normal, le pic de LH se produit du fait de la croissance du follicule. b) La pilule normo-dosée maintient l’axe gonadotrope en phase de rétrocontrôle négatif. c) C’est la GnRH sécrétée par l’hypophyse qui gouverne la sécrétion de LH et de FSH. d) C’est l’augmentation du taux de progestérone dans le cas d’un cycle normal qui entraîne l’apparition

des règles.

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Exercice n°11 Document 1 : Injections ou non de différents virus (Chorioméningite = LCM, Virus de la leucémie MuLV) chez des souris de même souche.

Document 2 : Les observations microscopiques ci-dessous ont pu être réalisées uniquement sur une des 4 souris, elles correspondent à la destruction des cellules infectées.

a) C’est chez la souris B que les observations du document 2 sont faites. b) Le virus LCM est un parasite obligatoire des cellules. c) Le lymphocyte observé dans le document 2 est un LT4 cytotoxique. d) Du fait de la destruction de ses cellules, la souris B finira par mourir.

Cellule infectée par le virus LCM

Lymphocyte

Souris du 1er lot 

Souris A 

 

Souris C 

  Prélèvement des lymphocytes 7 jours plus tard    

  Injection des lymphocytes de A  Injection des lymphocytes de C 

Souris du 2ème lot toutes préalablement infectées par le virus LCM 

Souris B 

 

Souris D 

 

LCM MuLV 

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Exercice n°12 Stabilité et variabilité du génome: La microphotographie ci-dessous montre un périthèce de Sordaria macrospora résultant de l’hybridation d’une souche blanche (à spores jaunes notées B) et d’une souche noire (à spores noires notées N).

a) La méiose est composée de deux phases : la division réductionnelle puis la division équationnelle. b) L’obtention des asques NNNNBBBB et BBBBNNNN est due au brassage interchromosomique. c) Les crossing-over entre chromosomes à l’origine du brassage intrachromosomique ont lieu au cours

de la division équationnelle. d) La méiose est une division qui permet d’obtenir 8 cellules filles. Exercice n°13 Stabilité et variabilité du génome: Selon l’aspect du plumage, les canaris peuvent être dorés ou argentés. Croisement 1 : Des canaris argentés croisés entre eux donnent toujours 2/3 de canaris argentés et 1/3 de canaris dorés. On remarque que certains œufs ne parviennent pas à l’éclosion. Croisement 2 : Des canaris dorés croisés avec des argentés donnent toujours 50% de canaris argentés et 50% de canaris dorés. a) Le caractère « aspect du plumage » est codé par un seul gène chez le canari. b) Les deux parents du croisement 1 sont homozygotes. c) Le caractère « aspect argenté » est dominant sur le caractère « aspect doré ». d) L’homozygotie pour l’allèle codant pour le caractère « aspect doré » est létal à l’état embryonnaire.

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Exercice n°14 Convergence lithosphérique : On cherche à déterminer les causes de la subduction. On remarque que, en se refroidissant, le manteau lithosphérique devient plus dense que le manteau asthénosphérique. On donne : - masse volumique du manteau lithosphérique : 3,3 tonne/m3 - masse volumique de la croûte océanique : 2,85 tonne/m3 - masse volumique de l’asthénosphère : 3,25 tonne/m3 Age de la lithosphère (en 106 ans) 2 10 15 25 30 40 60 80 100

Epaisseur de la lithosphère océanique (en km) 13,4 30 37 47,5 52 60 73 85 95

Epaisseur de la croûte océanique (en km) 6 6 6 6 6 6 6 6 6

Epaisseur du manteau lithosphérique (en km)

Masse d’une colonne de lithosphère de surface égale à 1 m2 (en 103 tonnes)

Masse d’une colonne d’asthénosphère de même surface et de même épaisseur (en 103 tonnes)

43,55 97,5 120,25 154,4 169 195 237,25 276,25 308,75

Données : 6 × 2,85 = 17,1 a) La lithosphère océanique s’épaissit en vieillissant car la croûte s’épaissit en se refroidissant. b) A partir de 40 Ma, la lithosphère océanique devient plus lourde qu’une colonne d’asthénosphère

équivalente. c) L’augmentation de la densité de la lithosphère océanique s’explique par celle de l’épaisseur du

manteau. d) L’augmentation de la densité de la lithosphère océanique est un moteur de la subduction.

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Exercice n°15 La division cellulaire : Sur une coupe longitudinale de racine, on peut observer des cellules à divers stades du cycle cellulaire. Les deux photographies ci-dessous ont été prises à deux moments différents au cours du cycle.

a) La photographie 1 présente une prophase de mitose. b) Sur la photographie 2, les chromosomes sont placés sur la plaque équatoriale, il s’agit donc de la

métaphase. c) Chez les végétaux, on observe des cellules en mitose uniquement au niveau des méristèmes. d) Les cellules produites par mitose sont identiques.

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Exercice n°16 Document 1 : Variations du nombre de familles depuis le Précambrien. La courbe d’évolution du nombre des familles au cours du temps permet d’évaluer l’évolution de la biodiversité au cours des temps fossilifères. Plusieurs espèces forment un genre et plusieurs genres forment une famille.

d'après Sepkoski J.. 1984. A kinetic model of Phanerozoic taxonomic diversity, III. Post Paleozoic families and mass extinctions. Paleobiology 10: 246-267.

Document 2 : Données sur quelques évènements planétaires

d'après Becker L.. 2002. Sur la trace des impacts cataclysmiques. Pour la science 295 : 62-69.

a) Il y a eu 5 crises majeures (plus de 50 familles éteintes) dans l’histoire de la vie. b) La crise la plus importante en termes de chute de la biodiversité est la crise crétacé/tertiaire. c) On peut corréler toutes les crises avec des impacts météoritiques, c’est donc la seule cause des crises

de la biodiversité. d) La formation des Trapps est accompagnée d’émissions de gaz à effet de serre et de particules solides,

ce qui peut modifier le climat.