SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE – Tales

S – BAC BLANC 2013

(Durée 3,5 h)

Partie 1 : Maîtrise des connaissances (sur 10 points) Thème 3A- Corps humain et santé - Le maintien de l’intégrité de l’organisme. Quelques aspects de la

réaction immunitaire

Un camarade s’est blessé lors d’une chute. Quelques jours plus tard, il a mal, sa plaie est gonflée, rouge, purulente, il consulte un médecin. Celui-ci après avoir bien nettoyé sa plaie, lui donne un médicament anti-inflammatoire. Votre camarade ne comprend pas la prescription du médecin : « pourquoi dois-je prendre un médicament puisque je ne suis pas malade ! » vous dit-il. Expliquez à votre camarade les mécanismes immunitaires mis en jeu et l'intérêt, dans ce cas, de prendre un anti-inflammatoire. Des schémas explicatifs sont attendus

Partie 2 : Pratique du raisonnement scientifique et de l'argumentation

Premier exercice- (4 points) Thème 1-b- Le domaine continental et sa dynamique

On s’intéresse aux compositions minéralogiques des roches présentes dans une zone de subduction et au moteur

de la subduction (document de référence). Document de référence : Coupe schématique dans une zone de subduction

On précise que le manteau est composé de péridotites et la croûte océanique de basaltes et de gabbros.

Légende : Zone de fusion partielle de la péridotite hydratée

SV : faciès à schistes verts

SB : faciès à schistes bleus

E: faciès à éclogites roches

magma volcanisme

Plaque plongeante Plaque sus-jacente

Manteau

Point A

QUESTION :

On cherche à comprendre certains mécanismes en jeu dans les zones de subductions en exploitant les

données présentées dans les documents suivants.

Cochez la proposition exacte pour chaque question sur la feuille annexe.

Document 1 : Composition minéralogique d’un gabbro en fonction des conditions de pression et de

température En laboratoire, on soumet des échantillons de gabbros à des conditions de pression et de température variables. Les résultats sont présentés sur le graphique ci-dessous.

On rappelle que le gabbro, lorsqu’il se forme, contient presque

exclusivement des plagioclases et du pyroxène

Document 2 : Densités de quelques roches rencontrées dans une zone de subduction Roches densité

lithosphère Basaltes, gabbros 2,85

Métagabbro en faciès schistes verts 3,3

Métagabbro en faciès schistes bleus 3,4

Eclogites 3,5

asthénosphère Péridotites 3,25

Document 3 : Quelques caractéristiques de la lithosphère et de l’asthénosphère

Les masses de la lithosphère océanique et de l’asthénosphère sont établies pour une colonne de surface égale à 1m2)

Deuxième exercice- (6 points) : Thème 1-a- Génétique et Evolution

RÉSERVÉ AUX ÉLÈVES N’AYANT PAS SUIVI LA SPÉCIALITÉ

Le poil de lapin Angora, utilisé dans l'industrie textile, est beaucoup plus long que celui des autres lapins. Les lapins de type « rex » sont, eux, dotés d'un pelage très doux. La combinaison de ces deux caractères (angora et rex) produit une laine de grande qualité. C'est pourquoi les scientifiques cherchent à localiser les gènes impliqués dans ces caractères.

En vous appuyant sur l'exploitation des documents, mise en relation avec vos connaissances, montrez que la localisation chromosomique en cours de réalisation chez le lapin est cohérente avec les résultats des croisements présentés.

Document de référence : caractéristiques des lapins (Oryctolagus cuniculus) sélectionnés :

Souche Phénotype

INRA2066© Pelage de type sauvage (poil court et peu soyeux), double homozygote

Laghmere Poil long (angora) et doux (rex), double homozygote.

Document 1 : résultats de croisements

Afin de localiser les gènes mis en jeu dans ces deux phénotypes, des familles de lapins ont été établies en croisant deux souches, la souche INRA2066© et la souche Laghmere

Les chiffres entre parenthèses correspondent au nombre de lapins obtenus dans chaque catégorie, et ceux en caractère gras au nombre de lapins sélectionnés pour les croisements de référence.

On note conventionnellement : • R et r, les allèles du gène « rex » • L et l, les allèles du gène angora

Document 2 : localisation des gènes pouvant coder le caractère rex

Afin de trouver ces gènes, les chercheurs ont regardé si des phénotypes semblables avaient été décrits chez la souris, une espèce proche bien étudiée. Chez celle-ci, trois caractères ressemblent au pelage rex du lapin. Les gènes correspondants sont TGFA, EGFR, KRT12. Chacun de ces gènes a donc été recherché, chez le lapin.

Cartes partielles des chromosomes 2, 10 et 19 du lapin

Document 3 : localisation du gène pouvant coder le caractère angora

La localisation du gène responsable du caractère angora est en cours de recherche. Pour ce, les chercheurs étudient la transmission du phénotype en relation avec celle de marqueurs génétiques ou de gènes analogues dont la localisation est connue chez le lapin et la souris. On soupçonne une mutation du gène FGF5 d'être à l'origine du caractère angora. Ce gène, est associé chez d'autres espèces au marqueur INRACCDDV0288. Ce marqueur a été utilisé chez le lapin.

Localisation du marqueur INRACCDDV0288 chez le lapin

2ème PARTIE - Exercice 2(6 points) - RÉSERVÉ AUX ÉLÈVES AYANT SUIVI LA SPÉCIALITE

Thème 1 : La Terre dans l'Univers, la vie et l'évolution de la vie /Energie et cellule vivante

Les Coraux sont des animaux qui vivent fixés. Leur corps est constitué d'une partie molle (le polype) et

d'une partie dure (le squelette) dont l'accumulation peut constituer un récif. Des observations

cytologiques ont montré que les polypes vivent en association avec des algues unicellulaires

(Zooxanthelles). Ces dernières sont localisées à l’intérieur des cellules périphériques du polype.

On cherche à comprendre le type d’association entre l'algue unicellulaire et le polype.

Après avoir mis en place un argumentaire, à votre avis de quel type d’association symbiotique

est-il question entre l’algue et l’animal au sein des récifs coralliens.

(Seule une étude appropriée de chaque document est attendue. Chaque argument devra faire référence

à un document)

Document 1 : évolution de la concentration en dioxygène au cours du temps dans un milieu contenant

des algues unicellulaires dont le métabolisme est similaire à celui des zooxanthelles

Les algues unicellulaires

ont été placées soit à

l'obscurité (zone grisée)

soit à la lumière (zone

blanche). Au début de

l'expérience, le milieu de

culture est dépourvu de

dioxyde de carbone. Puis

on ajoute une goutte d'une

solution enrichie en

dioxyde de carbone dans le

milieu de culture (schéma

suivant).

Document 2 : échanges entre la Zooxanthelle et le polype

On a réalisé 3 milieux contenant :

- milieu 1 : des zooxanthelles isolées dans une eau de mer filtrée enrichie en CO2 radioactif ;

- milieu 2 : des polypes associés aux zooxanthelles dans une eau de mer filtrée enrichie en CO2

radioactif ;

- milieu 3 : des polypes dépourvus de zooxanthelles dans une eau de mer filtrée enrichie en CO2

radioactif.

On localise alors la radioactivité dans les zooxanthelles et dans les cellules du polype au cours du temps

à l'obscurité et à la lumière. On étudie ensuite la nature chimique des molécules radioactives détectées

dans l'algue ou le polype. Le tableau montre les résultats obtenus.

détection de la

radioactivité

dans les

Zooxanthelles

isolées

du milieu 1

détection de la radioactivité

dans les cellules du polype

associées aux

Zooxanthelles2

du milieu 2

détection de la radioactivité

dans les cellules du polype

dépourvues de

Zooxanthelles1

du milieu 3

A l'obscurité - - -

A la lumière

(temps en

secondes)

5 + - -

30

+ - -

360 + + -

(+) : radioactivité détectée dans les diverses molécules organiques

(-) : radioactivité non détectée

1. Polypes obtenus par exposition prolongée à l'obscurité qui provoque l'expulsion des Zooxanthelles.

2. On détecte la radioactivité uniquement dans les cellules du polype après avoir expulsé les

Zooxanthelles.

Document 3 : Quelques mots de vocabulaires « … Association Dans tout ce qui suit, on a considéré l'association comme étant un mode de vie régulier etinterspécifique, c'est à

dire entre des individus appartenant à des (généralement deux) espèces différentes (ce qui exclut les sociétés animales qui n'intéressent qu'une espèce). En fonction de l'effet de l'interaction sur chacun des deux partenaires, on distingue plusieurs types d'associations. Symbiose, mutualisme C'est une association stable dont les partenaires retirent un bénéfice réciproque. On distingue les symbioses obligatoires (parfois appelées mutualisme), dans lesquelles l'un au moins des partenaires ne peut pas mener une existence indépendante, et les symbioses facultatives (parfois appelées coopération, voire mutualisme !!!), dans les

autres cas. NB : Chez certains auteurs, le mutualisme est une association très générale où deux organismes vivent ensemble ; la symbiose serait alors un cas particulier de mutualisme. Pour d'autres, la symbiose couvre toutes les associations, le mutualisme étant la forme bénéfique aux deux partenaires. Difficile de s'y retrouver !… Carpose Association dont un seul partenaire est bénéficiaire sans que l'autre soit pour autant spolié. Commensalisme

Etymologiquement, le commensalisme représente une association où les partenaires "partagent la table" ; ce partage peut être à sens unique quand l'un des participants profite des reliefs alimentaires de l'autre. Dans le milieu subaquatique, c'est généralement cette dernière forme que l'on rencontre : l'un des participants, plus petit, se nourrit des particules alimentaires laissées par l'autre participant plus gros, car trop petites pour qu'il puisse les valoriser lui-même. La plupart des auteurs généralisent cette définition aux carposes, mais elle est en fait un cas particulier de carpose (voir ci-dessus).

Phorésie Souvent associée de commensalisme, la phorésie est le transport d'un organisme par un autre. Généralement, l'organisme transporté se nourrit des reliefs alimentaires de son hôte. L'exemple le plus connu concerne les rémoras

qui se font transporter par des requins, des raies ou des tortues. La phorésie est généralement une carpose, mais peut parfois revêtir un caractère de parasitisme (blessures infligées par la ventouse des rémoras sur l'épiderme des raies). Symphorisme

Dans le symphorisme, un organisme vit durablement fixé sur un autre qui lui sert de substrat, sans qu'il y ait nécessairement transport. L'espèce qui est fixée sur l'autre est qualifiée d'épibionte. Le symphorisme fait généralement partie des carposes. Compétition Deux espèces sont en compétition lorsqu'elles occupent la même niche écologique ; elles cherchent alors à s'éliminer mutuellement indirectement en accaparant les ressources de la niche commune au détriment de l'espèce concurrente.

Parasitisme Le parasite tire obligatoirement et directement d'un autre être vivant les matériaux et l'énergie indispensable à l'entretien et à l'édification de sa substance. L'hôte subit toujours un préjudice qui peut aller jusqu'à la mort

(l'intérêt du parasite est tout de même que l'hôte dure le plus longtemps possible pour subvenir à ses besoins …). On distingue les ectoparasites (fixés sur l'hôte) et les endoparasites (fixés dans l'hôte).

Kühnelt (W) - Ecologie générale, Masson et Cie (1969) & Heinrich (D), Hergt (M) - Atlas de l'écologie, LGF (1993)

Doc 4 : texte explicatif sur la mise en place des coraux « …Les récifs coralliens sont essentiellement constitués par l'exosquelette calcaire des coraux madréporiques qui

font partie des cnidaires hexacoralliaires. Certains de ces cnidaires forment une symbiose avec des algues brunes unicellulaires de la famille des dinoflagellés : les zooxanthelles ; ils sont alors qualifiés d'hermatypiques (constructeurs de récifs). Les pigments des zooxanthelles utilisés pour la photosynthèse (chlorophylle et caroténoïdes) donnent leurs couleurs aux coraux. Les zooxanthelles, hébergées à l'intérieur des cellules vivantes des polypes contribuent à un double titre au développement du corail : d'une part, elles constituent une source de nourriture grâce à leur production de matière organique par photosynthèse, et d'autre part, elles favorisent la formation du squelette calcaire grâce à un déplacement local de l'équilibre carbo-calcique de l'eau :

L'absorption du CO2 par les zooxanthelles au cours de la photosynthèse déplace l'équilibre vers la droite et conduit

à la précipitation du calcaire. Grâce aux zooxanthelles des coraux hermatypiques, les récifs coralliens font partie des producteurs de matière organique les plus performants de la planète : la production au m2 y est plus élevée que dans les forêts tropicales La présence des algues symbiotiques dans les polypes explique que l'on rencontre les colonies de madrépores dans les zones exposées à la lumière solaire, dans des profondeurs généralement inférieures à 25 mètres. La symbiose, alimentaire pour les deux participants, est obligatoire, les zooxanthelles ne pouvant pas survivre à l'état indépendant. L'alimentation des polypes ne repose pas exclusivement sur l'apport des zooxanthelles

; ils restent des prédateurs des particules organiques et micro-organismes présents dans le milieu. Néanmoins, leur association avec les zooxanthelles réduit leur besoin en ressource alimentaire extérieure, et leur permet de se développer dans des eaux claires, pauvres en particules organiques en suspension (milieu oligotrophique) : l'association symbiotique leur offre la possibilité d'occuper une vaste niche écologique …»

Extraits « Les associations symbiotiques dans le milieu subaquatique » d’Emmanuel BERNIER

(Ca2+ + 2HCO3-) CaCO3 ¯ + (H2O + CO2) Très soluble calcaire acide carbonique

NOM : CLASSE :

Prénom :

ANNEXE A RENDRE AVEC LA COPIE

Question 1. Un métagabbro de la croûte océanique prélevé par forage au point A (voir document de référence), très loin de l’axe de la dorsale, contient les assortiments de minéraux suivants …

Plagioclases + chlorites + actinotes

Plagioclases + glaucophanes

Glaucophanes + jadéites

Grenats + jadéites + glaucophanes

Question 2. Un métagabbro à plagioclase et glaucophane soumis à une augmentation de pression, à température constante, acquiert de la …

jadéite et s’enrichit en eau

jadéite et libère de l’eau

chlorite et libère de l’eau

chlorite et s’enrichit en eau

Question 3. On considère les roches suivantes :

(A) métagabbro à Chorite et actinote ; (B) Gabbro à plagioclases et pyroxènes ; (C) métagabbro à glaucophane et plagioclases ; (D) métagabbro à grenats et jadéite ; (E) péridotite

Le classement de ces roches par ordre de densités croissantes est :

E< A<B<C<D

B<A<C<D<E

E<B<A<C<D

B<E<A<C<D

Question 4. Le point à partir duquel la lithosphère océanique peut commencer à s’enfoncer dans l’asthénosphère peut être établi en comparant…

l’épaisseur de la croûte et celle du manteau

l’âge de la croûte et celui du manteau

la masse d’une colonne de lithosphère et celle d’une colonne d’asthénosphère (de même surface)

l’épaisseur de la lithosphère et celle de l’asthénosphère

Question 5. L’âge exprimé en millions d’années, à partir duquel la lithosphère océanique disparait en s’enfonçant dans l’asthénosphère est…

10

25

30

80

BAREME ET ELEMENTS DE CORRECTION

(SUR 10 POINTS)

Thème 3A- Corps humain et santé - Le maintien de l’intégrité de l’organisme. Quelques aspects de la réaction immunitaire

Barème :

Synthèse pertinente

(effort de mise en relation,

d'articulation, des

connaissances)

Synthèse maladroite ou partielle

(peu de mise en relation, d'articulation des connaissances)

Aucune synthèse

Éléments scientifiques complets

Éléments scientifiques partiels

Pas d’éléments scientifiques (connaissances)

répondant à la question traitée Rédaction et/ou

schématisation correcte(s)

Rédaction et/ou schématisation maladroite (s)

Rédaction et/ou schématisation correcte(s)

Rédaction et/ou schématisation maladroite (s)

Rédaction et/ou schématisation correcte(s)

Rédaction et/ou schématisation maladroite (s)

- Rédaction et/ou schématisation correcte(s)

- Rédaction et/ou schématisation maladroite (s)

8 7 6 5 4 3 2 1 0

La synthèse s’entend comme l’association, la mise en relation ou l’articulation des connaissances et/ou des notions formant un ensemble construit et cohérent

répondant à la question posée

Eléments d’évaluation.

Critères Indicateurs (éléments de correction)

Question clairement énoncée et respectée

Problématique posée par le sujet comprise

Le sujet est clairement présenté et compris

- Quel intérêt peut-on trouver à prendre un médicament anti-inflammatoire après une chute ?

- Il s’agit de comprendre que le traitement donné par le médecin vise simplement à minimiser les

symptômes et ainsi a donné un confort à la personne tout en permettant la mise en œuvre d’une

défense immunitaire nécessaire au maintien de l’intégrité de l’organisme.

Les éléments scientifiques : pertinents, complets

issus des connaissances scientifiques acquises et / ou

du document

Connaissances nécessaires:

- modalités du déclenchement de la réaction inflammatoire aigue (RIA) lors d’une chute (lésions

cellulaires, entrée de micro-organismes)

- symptômes de la RIA (chaleur, douleur, rougeur (vasodilatation), gonflement, impotence

fonctionnelle)

- recrutement des défenses innées (médiation chimique, acteurs cellulaires)

- action initiale des défenses innées (phagocytose), préparation de la réponse acquise

(présentation des antigènes)

- mode d’action des anti-inflammatoires (réduction de la RIA par diminution de la sécrétion des

médiateurs chimiques de l’inflammation)

- les anti-inflammatoires diminuent les symptômes (œdème, douleur, impotence fonctionnelle)

tout en n’entravant pas la défense immunitaire qui se met en œuvre et protège l’organisme.

Une mise en œuvre scientifique cohérente et

apparente

Intégration et mises en relations des connaissances :

- Le candidat pose clairement la problématique et annonce sa résolution.

- Il organise son propos sous la forme d’un argumentaire mêlant faits et idées. . Il s’appuie par

exemple sur des expérimentations, des observations, des présentations expérimentales pouvant

conduire à une interprétation qui fait avancer le raisonnement

- Intégration de schémas complémentaires du texte, apportant synthèse ou précisions.

PARTIE 2-1 (SUR 4 POINTS)

Thème 1-b- Le domaine continental et sa dynamique

Réponses attendues Barème

Q1 : Réponse 1 0,5 point

Q2 : Réponse 2 1 point

Q3 : Réponse 4 1 point

Q4 : Réponse 3 1 point

Q5 : Réponse 3 0,5 point