Sciences de la vie et de la Terre Bac blanc 2011 - Jpb

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Lycée Français International Georges Pompidou – Doubaï
Durée 3h 30
Mercredi 23 mars 2011 de 13h30 à 17h00
CORRIGÉ
Le barème tient compte du fait qu’il n’y a pas d’épreuve de capacités expérimentales
PARTIE I.
Restitution organisée des connaissances (10 points)
Partie du programme : Convergence lithosphérique et ses effets
La convergence lithosphérique au niveau de la chaîne alpine

Question
Présentez les marqueurs géologiques qui permettent de montrer que la chaîne alpine résulte d'une collision de deux
lithosphères continentales autrefois séparées par un océan.
Votre exposé structuré sera illustré par deux schémas soignés, au minimum.
 Corrigé
Introduction
Les Alpes occidentales représentent un exemple d'une chaîne de collision résultant de la convergence
de deux lithosphères continentales, l'une européenne et l'autre africaine. Mais cette collision n'est que le
dernier épisode de l'histoire de la chaîne alpine il succède à un épisode océanique. Nous allons
envisager les marqueurs géologiques qui témoignent de l'existence d'un Océan Alpin, de sa fermeture et
de la collision de lithosphères continentales qui en résulte.
A. Les ophiolites, témoins de l'existence d'un ancien océan
Dans la zone interne des Alpes affleurent à des attitudes élevées des massifs ophiolithiques dont le plus
connu est celui du Chenaillet à l'est de Briançon. On y voit des basaltes en coussins situés au-dessus
de gabbros recouvrant eux-mêmes une roche verdâtre, la serpentinite ; cette dernière est une péridotite
où l'olivine est transformée en un minéral hydroxylé, la serpentine.
Cette structure est celle d'une croûte océanique et du manteau lithosphérique sur lequel elle repose. Les
ophiolites du Chenaillet sont donc de la croûte océanique charriée sur de la croûte continentale. Elles
montrent qu'à l'emplacement des Pipes, un océan a autrefois existé.
Les lames minces du gabbro des ophiolithes révèlent la présence de minéraux comme la chlorite ou des
auréoles d'amphibole autour du pyroxène. Ce sont là les signes d'une croûte océanique ayant subi un
métamorphisme hydrothermal au voisinage dune dorsale. Ce métamorphisme hydrothermal de certains
échantillons des gabbros du Chenaillet confirme l'existence d'un fond océanique engendré par l'activité
d'une dorsale qui assure ainsi son expansion.
B. Les ophiolites métamorphisées témoins de la subduction de l'océan alpin
Dans les Alpes, notamment au mont Viso, on trouve des massifs constitués de roches (métagabbros,
éclogites) ayant la composition chimique globale de basaltes et de gabbros océaniques mais une
composition minéralogique différentes. Les minéraux présents dans ces roches (grenats, glaucophane,
jadéite) sont des minéraux marqueurs de la subduction car ils résultent du métamorphisme de la croûte
océanique subduite à des profondeurs supérieures à 50 km. Les éclogites du Viso représentent de la
croûte océanique subduite métamorphisée à plus de 50 km de profondeur et ramenée en surface. Le
glaucophane des gabbros du Queyras témoignent d'une croûte océanique subduite à 30-50 km.
Bacblanc_Cor_03_11.doc
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J-P Berger - 28/05/11
C. Les marqueurs de la collision
On observe des déformations (plis, failles nappes de charriage) qui affectent des roches sédimentaires
caractéristiques des marges continentales passives. Les nappes de charriage sont souvent révélées par
la présence de terrains anciens recouvrant des terrains plus récents (contact anormal).
Souvent, plusieurs nappes sont ainsi empilées, ce qui témoigne de l'importance des déplacements subis
par les formations sédimentaires.
Ces déformations en compression des roches d'une marge passive témoignent de la collision de deux
lithosphères continentales après la disparition de l'océan.
 Conclusion
Les schémas qui illustrent les étapes de l'histoire des Alpes par les marqueurs peuvent aussi bien
constituer le bilan qu’être intégrés aux chapitres.
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PARTIE II.
Pratique du raisonnement scientifique (10 points)
Exercice 1 (4 points)
Recherche d’informations utiles à la résolution d’un problème scientifique.
Partie du programme : Parenté entre les êtres vivants actuels et fossiles.
Relations de parenté au sein des mammifères
On cherche à préciser les relations de parenté entre cinq espèces actuelles et une espèce fossile de Mammifères.
Le document présente un arbre phylogénétique des cinq espèces actuelles ; les états de quelques caractères sont
précisés dans le tableau.

Question
À partir des informations extraites du tableau de caractères et en expliquant votre raisonnement :
- situez sur l'arbre phylogénétique, que vous aurez recopié, les innovations évolutives conduisant aux état
dérivés des caractères du tableau,
- indiquez les caractères de l'ancêtre commun le plus récent au Tarsier et à l'Indri,
- placez l'espèce Australopithecus africanus sur l'arbre phylogénétique.
 Corrigé
Conseils. Un arbre phylogénétique traduit des relations de parenté. Se rappeler que dans ces arbres, les noeuds
représentent les ancêtres communs exclusifs à deux ou plusieurs espèces. Chaque ancêtre commun est défini au
moins par une innovation génétique que l'on peut préciser grâce à la matrice de caractères fournie.
Mise en place des innovations évolutives et de l'espèce Australopithecus africanus sur l'arbre
phylogénétique
Les noeuds de l'arbre phylogénétique (voir figure ci-après) représentent des ancêtres communs
hypothétiques. Chaque ancêtre commun est défini par au moins une innovation évolutive que partagent
les espèces dont il est l'ancêtre et que ne possèdent pas les autres.
Par exemple, Babouin et Bonobo ont des narines rapprochées et des orbites fermées que ne possèdent
ni l’Indri, ni l'Oreillard, ni le Tarsier donc, on place ces innovations évolutives sur l'arbre, juste avant leur
ancêtre commun. On agit de même pour les autres ancêtres communs.
L'ancêtre commun au Tarsier et à l'Indri le plus récent possède parmi les caractères envisagés des
poils, caractère ancestral, et des ongles, caractère dérivé.
L'australopithèque possède tous les états dérivés du Bonobo c'est donc avec lui qu'il possède un
ancêtre commun exclusif le plus récent comme cela est matérialisé sur la figure.
Figure complétée. Arbre phylogénétique de cinq espèces actuelles de mammifères et d'une espèce fossile:
l'Australopithecus africanus
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Exercice 2 (6 points) – Enseignement obligatoire
Résolution d'un problème scientifique à partir de l'exploitation de documents en relation avec les connaissances.
Partie du programme : Procréation.
Facteurs agissant sur l’activité du complexe hypothalamo-hypophysaire

Question
À partir des informations tirées de l'étude des documents et de vos connaissances, montrez que l'activité
du complexe hypothalamo-hypophysaire peut être modulé par des stimulus d'origine externe et interne.
 Corrigé
A. Exploitation du document 1
L'activité du complexe hypothalamo-hypophysaire (CHH) est traduite par les concentrations de FSH et
de LH.
Elle est très faible de septembre à décembre. Elle augmente à partir de décembre pour atteindre son
maximum au mois de février et diminue vers la fin du mois de février pour atteindre son activité minimale
au moment de l'accouplement.
L'augmentation de l'activité du CHH est corrélée à l'augmentation de la durée des jours.
La baisse d'activité du CHH est corrélée à la reprise de l'activité des testicules, reprise traduite par
l'augmentation de leur poids et surtout par celle de la sécrétion de testostérone.
On peut donc faire l'hypothèse que l'éclairement, facteur externe, et l’activité des testicules, facteur
interne, modulent l'activité du CHH.
B. Exploitation du document 2
En éclairement constant, la masse des testicules ne change pas et reste quasi maximale: l'activité
testiculaire est donc permanente tout au long de l'année, ce qui laisse à penser que l'action du CHH l'est
aussi.
En éclairement naturel donc variable, la masse des testicules diminue lorsque la durée des jours
diminue et augmente à partir de fin décembre lorsque cette durée augmente.
La durée des jours est donc effectivement un facteur externe qui agit sur l'activité du CHH.
En lumière naturelle ta section des nerfs optiques fait que les testicules gardent constamment une taille
minimale : cela traduit un arrêt permanent de l'activité testiculaire, lui-même révélateur de l'arrêt des
sécrétions de gonadostimulines par le CHH.
La durée d'éclairement agit sur le CHH par l'intermédiaire de messages véhiculés par les nerfs optiques.
Comme les nerfs optiques sont reliés aux neurones sécréteurs de GnRH, c'est donc sur l'activité de ces
neurones que la lumière agit.
C. Exploitation du document 3
Chez un bélier castré, la fréquence des pulses de GnRH est multipliée par 4,5 et leur amplitude passe
de 15 à 25 pg mL1.
Les testicules freinent donc l'activité des neurones hypothalamiques sécréteurs de GnRH.
Chez le bélier castré, les injections de
testostérone rétablissent l'activité
normale des neurones
hypothalamiques.
Les testicules freinent donc l'activité
du CHH par l'intermédiaire de la
testostérone.
 Conclusion – Ci-contre
Le bilan peut s’exprimer sous forme
de texte ou de schéma. Le schéma
est ici plus rapide et plus clair.
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Exercice 2 (6 points) – Enseignement de spécialité
Résolution d'un problème scientifique à partir de l'exploitation de documents en relation avec les connaissances.
Partie du programme : Diversité et complémentarité des métabolismes.
Les produits de la photosynthèse
On cherche à préciser les conditions et le rôle des réactions de la phase photochimique. Ces réactions ont lieu
dans la membrane du thylakoïde des chloroplastes.

Question
À l’aide de l’exploitation et de la mise en relation des documents 1, 2 et 3, vous indiquerez la nature, les
conditions de formation et le rôle des molécules formées lors de la phase photochimique.
 Corrigé
Conseils
• Utiliser la méthode comparative au sein de chaque document comparer les résultats de deux moments des
expériences qui ne diffèrent que par un seul facteur.
• Bien veiller à ne pas imposer vos connaissances a priori mais les utiliser pour tirer les informations
pertinentes, en particulier du document 3.
A. Exploitation du document 1a
Pendant les 6 premières minutes, à l'obscurité comme à la lumière, en l'absence de réactif de Hill, la
teneur en O2 du milieu dans lequel se trouvent les organites cellulaires baisse.
Puisque cette suspension contient des mitochondries, on peut supposer que cela est dû à la respiration
mitochondriale.
L'ajout de réactif de Hill au temps 6 minutes entraîne une augmentation de la teneur en O2 du milieu, ce
qui indique une production d’O2 par les chloroplastes, production supérieure à la consommation par la
respiration mitochondriale.
La teneur en O2 baisse légèrement à nouveau, malgré la présence du réactif de Hill, lorsque la
suspension est remise à l'obscurité. La lumière et le réactif de Hill, c'est-à-dire un oxydant, sont tous
deux indispensables à la production d’ O2 par les chloroplastes.
B. Exploitation du document 1b
L'équation globale de la photosynthèse fournie, prend en compte les résultats expérimentaux de Ruben
et Kamen et indique que les atomes d'oxygène du dioxygène produit proviennent de l'eau. Au cours de
la phase photochimique de la photosynthèse, il y a donc une oxydation de l'eau et une réduction d'un
oxydant qui dans les conditions expérimentales est le réactif de Hill et qui dans les conditions naturelles
est désigné par R
2H20 + 2R → O2 + 2RH2
C. Exploitation du document 2
La comparaison des expériences 1 et 2 montre que les thylakoïdes des chloroplastes produisent de
l'ATP à partir de l'ADP et du phosphate.
La comparaison des expériences 2 et 3 montre que cette synthèse d'ATP n'a lieu qu'à la lumière.
La comparaison des expériences 2 et 4 montre que la synthèse d'ATP n'a lieu qu'en présence d'un
oxydant.
L’ATP au même titre que RH2 est un produit de la phase photochimique de la photosynthèse.
Autrement dit, la synthèse de l'ATP est associée à la réaction d'oxydoréduction qui a lieu à la lumière,
dans les thylakoïdes où l'eau est oxydée et l'oxydant R réduit (document 1).
D. Exploitation du document 3
L'incorporation du CO2 dans les molécules organiques, tout en diminuant, persiste pendant 20 secondes
après l'arrêt de l'éclairage de la suspension d'algues vertes, puis cesse.
La synthèse de molécules organiques à partir du CO2 peut donc avoir lieu à l'obscurité, mais ne persiste
que si les organismes chlorophylliens sont éclairés. Cela signifie que les produits formés lors de la
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J-P Berger - 28/05/11
phase photochimique de la photosynthèse, c’est-à-dire l’ATP et le transporteur réduit RH2, sont utilisés
peur la synthèse de molécules organiques. Pendant l'heure d'éclairement où I'incorporation de CO2 se
maintient constante, il y a un état stationnaire dynamique où l'ATP et le RH2 utilisés pour la synthèse de
molécules organiques sont constamment renouvelés grâce à l'énergie lumineuse captée par les
pigments chlorophylliens des membranes des thylakoïdes. A l'obscurité, la phase photochimique est
arrêtée, I'ATP et le RH2 ne sont plus renouvelés et la synthèse de molécules organiques cesse lorsqu'ils
sont épuisés.
 Conclusion
Le bilan peut s’exprimer sous forme de texte ou de schéma. Le schéma est ici plus rapide et plus clair.
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