Sujet représentation visuelle partie III, depuis 2012

Sujet représentation visuelle partie III, depuis 2012.
Sujets ES / L des épreuves Enseignement Scientifique
Session 2014 - Martinique
PARTIE 3 (6 points)
REPRÉSENTATION VISUELLE
Au cours d’une visite de routine chez son ophtalmologiste, M. C apprend qu’il est atteint d’un glaucome. Il ne
comprend pas pourquoi, sans présenter aucun trouble visuel, sans aucune douleur, son médecin lui indique qu'en
l'absence de traitement, le glaucome peut conduire à une baisse irréversible de la vue jusqu’à la cécité.
On cherche à expliquer les conséquences d'un glaucome sur la vision.
Document 1 : Glaucome et augmentation de la pression oculaire
La cornée, comme le cristallin, sont alimentés par un liquide
transparent, l'humeur aqueuse. Sécrétée par le corps
ciliaire, elle passe dans l'espace entre la cornée et le
cristallin, puis ressort par le trabéculum, filtre localisé à la
base de l'iris.
L'équilibre entre la sécrétion et la filtration de l'humeur
aqueuse détermine une pression moyenne (12 à 18 mm
Hg).
Tout obstacle contrariant l’évacuation de l’humeur aqueuse
au niveau du trabéculum entraine une augmentation de
pression dans l’ensemble de l’oeil. La pression oculaire de
Mr.C est de 30 mm Hg*.
*mm Hg = mm de mercure = unité de pression
Schéma de la partie antérieure d’un oeil
Document 2 : Principe de l'examen du champ visuel
« Le champ visuel se définit comme étant l'espace environnant que
l'on peut voir sans bouger les yeux. Le champ visuel se mesure pour
chaque oeil individuellement au moyen d'un appareil appelé périmètre.
L'examen se fait dans une pièce peu éclairée. L'appareil a la forme d'une
coupole dont on fixe le centre. Des points lumineux d'intensité variable
apparaissent à différents endroits de la coupole et vous devez actionner une
sonnette à chaque fois que vous en apercevez un. Les résultats sont
ensuite analysés par ordinateur. L'appareil cherche à déterminer pour
chaque point la luminosité la plus faible que le patient peut encore
percevoir. Ces points permettent ainsi d'établir pour chaque oeil, une carte
du champ visuel et de localiser les zones déficitaires où la vision est perdue
(scotomes).
D’après http://umvf.univ-nantes.fr
Document 3 : Examen du départ du nerf optique au niveau de la rétine
Cet examen consiste à observer l'aspect, la forme et la couleur du départ du nerf optique.
L'ophtalmologiste recherche alors la lésion caractéristique du glaucome : l'excavation ou creusement du départ
du nerf optique. Cette excavation traduit la diminution du nombre de fibres nerveuses fonctionnelles du nerf
optique.
Dans le cas d’un glaucome, à l’exception du nerf optique, le reste de la rétine ne présente aucune anomalie et les
photorécepteurs sont fonctionnels.
QUESTION 1 :
on s'intéresse à la trajectoire suivie par l'humeur aqueuse dans la partie antérieure de l'oeil.
Répondre à la question 1 de l'annexe 2, page 12/13, à rendre avec la copie
QUESTION 2 :
on s'intéresse à l'origine de la pression oculaire pouvant déclencher un glaucome.
Répondre à la question 2 de l'annexe 2, page 12/13, à rendre avec la copie.
QUESTION 3 :
on s'intéresse à l'évolution des champs visuels chez un patient atteint d'un glaucome (document 2).
Répondre à la question 3 de l'annexe 2, page 13/13, à rendre avec la copie.
QUESTION 4 :
on s'intéresse aux conséquences de l'augmentation de pression oculaire sur le
fonctionnement de l'oeil.
Répondre à la question 4 de l'annexe 2, page 13/13, à rendre avec la copie.
QUESTION 5 :
on s'intéresse à l'origine de la perte de vision dans une zone du champ visuel.
Répondre à la question 5 de l'annexe 2, page 13/13, à rendre avec la copie.
ANNEXE A RENDRE AVEC LA COPIE
THEME « REPRÉSENTATION VISUELLE »
A l’aide de vos connaissances et des documents, répondre à la question suivante.
QUESTION 1
les schémas suivants représentent la partie antérieure de l’oeil. Cocher le schéma qui correspond à
l’anatomie correcte de la partie antérieure de l’oeil et à la circulation normale de l’humeur aqueuse.
Cochez uniquement le schéma exact :
A l’aide de vos connaissances et des documents, compléter les phrases suivantes :
QUESTION 2
un glaucome est lié a une augmentation de la pression oculaire. Cette augmentation de pression résulte :
Cochez uniquement la réponse exacte
□ d’une sécrétion trop importante d’humeur aqueuse par le trabéculum
□ d’une sécrétion trop importante d’humeur aqueuse par le corps ciliaire
□ d’une filtration insuffisante de l’humeur aqueuse par le trabéculum
□ d’une filtration insuffisante de l’humeur aqueuse par le corps ciliaire
QUESTION 3
lors d’un glaucome, le suivi de la maladie se fait par l’examen du champ visuel de la personne. Les
résultats des champs visuels du document 2 montrent que le glaucome est une maladie qui conduit à une
perte de la sensibilité rétinienne
Cochez uniquement la réponse exacte
□ du centre vers la périphérie de la rétine en quelques mois
□ du centre vers la périphérie de la rétine en quelques années
□ de la périphérie vers le centre de la rétine en quelques mois
□ de la périphérie vers le centre de la rétine en quelques années
QUESTION 4
le glaucome est une maladie de l’oeil qui peut conduire à la cécité. Cette maladie est liée à une
augmentation de la pression dans le globe oculaire qui provoque une anomalie de fonctionnement
Cochez uniquement la réponse exacte
□ du cristallin et de la cornée
□ du nerf optique
□ de la cornée
□ du cristallin
QUESTION 5
l’examen du champ visuel d’une personne atteinte d’un glaucome montre des zones où la vision est
perdue. Une zone de vision perdue est liée à une zone
Cochez uniquement la réponse exacte
□ où les photorécepteurs sont détruits par la pression oculaire élevée au niveau de la rétine
□ du nerf optique dont les fibres nerveuses issues de certains photorécepteurs de la rétine sont
détruites par la pression oculaire élevée
□ où les rayons lumineux ne parviennent pas du fait de la pression oculaire élevée
□ de décollement de la rétine sous l’effet de la pression oculaire
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Session 2014 - Emirats Arabes Unis
PARTIE 3 (6 points)
REPRÉSENTATION VISUELLE
Chez miss Cheese, à chaque tea time, il se passe la même chose : le thé se répand sur le napperon brodé.
Maladroite la dame ? Ou peut-être très myope ? Non, ses mains, ses yeux fonctionnent parfaitement. Son
problème est ailleurs. Elle ne perçoit ni l’écoulement du liquide - celui-ci lui paraît immobile, telle une stalactite,
accrochée au bec de la théière -, ni l’élévation de son niveau dans la tasse. Affreuse impression…
Science et vie junior HS51, janvier 2003
Document 1 : données cliniques sur miss Cheese.
Physiologie
générale
- bonne acuité visuelle,
- aucun défaut des champs visuels pour la forme et la luminance,
- perception tactile ou acoustique du mouvement normale,
- reconnaissance des visages, des objets, des mots, des couleurs
normale,
- motricité de l’œil normale.
Données
comportemental
es
- peut se diriger vers des objets,
- peut attraper des objets s’ils se déplacent très lentement,
- contrôle avec difficultés son écriture.
Données
d’imagerie
- présence d’un accident vasculaire cérébral (hématome) sur l’IRM
IRM anatomique obtenue en coupe transversale de l’encéphale
D’après http://acces.ens-lyon.fr
Document 2 : étude du fonctionnement cérébral par IRM.
L’étude a été menée dans deux situations différentes (2a et 2b), chez un même individu. Les IRM sont obtenues
en coupe transversale. On précise que quelle que soit la situation étudiée, d’autres aires, non visibles sur ce plan
de coupe, sont également actives.
Document 2a : étude chez un individu observant un tableau en noir et blanc avec un effet de
mouvement.
Document 2b : étude chez un individu observant un tableau de Mondrian, aux couleurs vives
QUESTION 1 :
On s’intéresse à l’anomalie visuelle de miss Cheese.
Répondre à la question 1 de l'annexe, à rendre avec la copie.
QUESTION 2 :
À l’aide des documents, montrez qu’il existe une spécialisation des aires cérébrales.
QUESTION 3 :
À l’aide de l’ensemble des données, proposez une origine possible du défaut visuel de miss Cheese.
ANNEXE A RENDRE AVEC LA COPIE
THEME « FÉMININ - MASCULIN »
QUESTION 1
On s’intéresse à l’anomalie visuelle de miss Cheese.
D’après son étude clinique, l’anomalie de Miss Cheese s’explique par :
Cochez uniquement la réponse exacte
□ un défaut des photorécepteurs de la rétine
□ une faiblesse des muscles moteurs de l’oeil
□ une lésion du cortex cérébral
□ une défaillance du nerf optique
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Session 2014 - Pondichéry
PARTIE 3 (6 points)
REPRÉSENTATION VISUELLE
L'affaire du pain maudit
Le 16 août 1951, une hystérie collective frappe Pont-Saint-Esprit, petit village paisible du Gard. Tout commence
par une mystérieuse intoxication alimentaire collective. Les salles d'attente des deux médecins ne désemplissent
pas. Près d'une vingtaine de malades viennent consulter pour des problèmes digestifs : nausées, vomissements,
frissons, bouffées de chaleur. Les jours suivants, les symptômes s'aggravent et mutent en crises hallucinatoires
insupportables. Les comptes rendus de l'époque décrivent la petite bourgade comme un enfer dantesque.
Transportés à l'hôpital sur des charrettes ou des voitures, les malades hurlent, gémissent et s'insultent. D'autres,
la bave aux lèvres, terrorisés par le bruit des sirènes des ambulances, déambulent dans les rues. Bêtes
immondes, chimères et flashes colorés peuplent leurs délires, lorsque ce ne sont pas les flammes ou des voix
d'outre-tombe.
Pour expliquer l'ensemble des symptômes, on parie d'abord de pain infecté par l'ergot de seigle, sans pour autant
parvenir à une certitude scientifique. D'autres hypothèses se succèdent parmi lesquelles celle d'un journaliste
américain, qui prétendra avoir percé le mystère.
Selon lui, la CIA (l'Agence Centrale du Renseignement Américain) se serait purement et simplement servi de la
population de Pont-Saint-Esprit pour étudier les effets de l'utilisation du LSD comme nouvelle arme de guerre en
pulvérisant cette drogue sur le village et les champs de blés avoisinants.
D'après http://www.lepoint.fr/
Document 1 : l'ergotisme
L'ergot (Claviceps purpurea) est un champignon qui infecte le seigle et d'autres céréales. Bien visible sur la
plante en herbe où des grains se teintent en noir, l'ergot se transforme en poudre rouge lorsqu'il est écrasé par
les meules, passant facilement inaperçu dans la farine de seigle de teinte foncée.
L'ergot produit une substance toxique l'ergotamine, à l'origine d'intoxications graves. Les symptômes
comprennent des crises de convulsions et des spasmes douloureux, des diarrhées, des maux de tête, des
nausées et des vomissements. Il peut exister des hallucinations visuelles et auditives.
Modèle moléculaire de l'ergotamine (obtenu avec le logiciel rastop)
Document 2 : la transmission du message nerveux au niveau des voies visuelles.
a. Trajet du message nerveux
Une molécule, la sérotonine, est présente au niveau du relais cérébral.
b. Modèle moléculaire d'une molécule de sérotonine fixée à son récepteur spécifique (en grisé)
situé sur le neurone B
c. Photo prise au niveau d'une synapse située dans le relais cérébral (microscope électronique
: G X 10000)
Document 3 : Le LSD (acide lysergique diéthylamide)
Le LSD dont le modèle moléculaire est représenté ci-dessous, est une drogue de synthèse
responsable d'hallucinations visuelles et auditives, ainsi que des troubles locomoteurs et respiratoires
accompagnés de nausées et de vertiges. Elle est responsable de troubles psychiatriques et peut
déclencher des maladies mentales durables dès la première prise.
QUESTION 1 :
On s'intéresse au mode d'action de la sérotonine dans le cerveau.
Répondre sur la feuille annexe 2 à rendre avec la copie.
QUESTION 2 :
Dans la littérature scientifique évoquant les conséquences de l'usage de drogues, le phénomène de «flash-back»
est souvent évoqué.
Répondre sur la feuille annexe 2 à rendre avec la copie.
QUESTION 3 :
Actuellement le mystère sur le pain maudit de Pont Saint Esprit reste entier. Aucune des deux hypothèses n'a été
validée. Expliquez en quoi ces deux hypothèses étaient scientifiquement fondées.
Répondre en complétant si besoin tout ou partie des figures présentes dans l'encadré sur la feuille
annexe 2 à rendre avec la copie
ANNEXE A RENDRE AVEC LA COPIE
THEME « REPRÉSENTATION VISUELLE »
QUESTION 1
L'étude du document 2 permet d'affirmer que la sérotonine
Cochez uniquement la réponse exacte
□ transmet en continu le message nerveux visuel du neurone A vers le neurone B
□ stoppe la transmission d'un message nerveux visuel en se fixant sur le neurone A
□ transmet le message nerveux visuel en se fixant au niveau de la membrane du neurone B
□ stoppe la transmission du message nerveux visuel une fois libérée dans l'espace entre les neurones
A et B
QUESTION 2
le « flash-back » est :
Cochez uniquement la réponse exacte
□ une réapparition des effets du LSD plusieurs jours voire mois après sa consommation
□ observable seulement lorsque la drogue consommée est du LSD
□ sans impact sur le fonctionnement de l'organisme lors de la première consommation de LSD
□ la conséquence de l'élimination totale par l'organisme du LSD consommé
QUESTION 3
Sujets ES / L des épreuves Enseignement Scientifique
Session 2012 - Emirats Arabes Unis
PARTIE 3 (6 points)
REPRÉSENTATION VISUELLE
La plupart du temps, nous sommes conscients de ce que nous voyons. Mais certaines personnes ignorent
qu'elles peuvent voir. Les documents sont relatifs à ce type de personnes qui ont développé ce que les
scientifiques appellent la « vision aveugle ».
Document 1 : Un cas de « vision aveugle »
Un homme aveugle se fraye un chemin dans un couloir encombré de boîtes, de chaises et d'autres accessoires
de bureau. L'homme ignore la présence des obstacles. Pourtant, il les évite, se faufilant prudemment entre la
poubelle et le mur, contournant le trépied d'un appareil photo, sans se rendre compte qu'il a fait des manœuvres
particulières. Cet homme est l'un de nos patients; il est aveugle, mais il est doté d'une « vision aveugle ». En
d'autres termes, il réagit à ce que ses yeux détectent sans savoir qu'il peut voir.
La cécité de ce patient est d'un type très rare. Elle est la conséquence de deux accidents vasculaires dont il a été
victime en 2003. [ ... ].
Extrait de Pour la Science n°398, décembre 2010
Document 2 : Résultats d'IRM f cérébrales (coupes sagittales)
Document A : IRMf d'un patient aveugle suite à un accident vasculaire
Document B : IRMf d'un sujet sain
Le tissu cérébral sain apparaît en niveaux de gris plus ou moins clair. Une zone habituellement claire, devenue
noire, peut être interprétée comme une zone lésée inactive.
D'après http://acces.inrp.fr/ et ©CNRS Photothèque / DURAND, Emmanuel Référence: 2005n00951
Document de référence : Les voies visuelles
Document 3 : Rééducation chez des patients qui ont perdu une partie de leur champ visuel
En 2007, Linda Henriksson et ses collègues de l'Université de technologie à Helsinki en Finlande ont montré
qu'une réorganisation corticale existe après une stimulation intensive dans le champ visuel aveugle. Ils ont
notamment prouvé que les aires cérébrales autour de la lésion et celles du cortex visuel primaire de l'hémisphère
sain, s'activent lors de la stimulation du champ visuel aveugle avec des cibles en forme de damier noir et blanc.
Sylvie Chokron, Pour la Science n0398, décembre 2010
Remarque: On appelle champ visuel, la zone totale dans laquelle la perception visuelle est possible lorsque la
personne regarde devant elle. Certaines pathologies aboutissent à une amputation d'une partie du champ visuel
qui est alors qualifiée de « champ visuel aveugle»
QUESTIONS :
1) Expliquer l'origine de la cécité du patient qui a subi une IRMf (document 2A), en mettant en relation le
document de référence avec les documents 1 et 2.
2) Utiliser le document 3 et vos connaissances pour expliquer sur quel mécanisme impliquant les neurones
repose l'efficacité de la rééducation des patients de Linda Henriksson.
Sujets ES / L des épreuves Enseignement Scientifique
Session 2012 - Polynésie
PARTIE 3 (6 points)
REPRÉSENTATION VISUELLE
QUESTION 1 :
On peut établir des relations de parenté en comparant l'enchaînement des acides aminés constituant une
protéine (séquence de la protéine).
Le document ci-dessous correspond à un arbre de parenté de 4 primates.
Document 1 : Arbre de parenté de 4 primates.
On cherche à valider cet arbre de parenté à partir de la comparaison des séquences
protéiques d'un pigment photorécepteur commun à tous ces primates : l'opsine bleue.
Répondez à la question 1 sur la feuille annexe
QUESTION 2 :
Les graphiques ci-dessous montrent la densité des photorécepteurs (cônes et bâtonnets) et l'acuité visuelle en
fonction de l'excentricité dans la rétine.
Document 2a : Graphique présentant la répartition des
Document 2b : Graphique présentant l'acuité
photorécepteurs dans la rétine en fonction de l'excentricité. visuelle de la rétine en fonction de l'excentricité.
Remarques :
 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.
 L'acuité visuelle définit la qualité de la vue d'une personne. Elle permet de mesurer la capacité à discerner deux
points différents situés à la distance minimale de vision distincte. En France, l'acuité visuelle est exprimée en
dixièmes.
On cherche à établir un lien entre la répartition des photorécepteurs et l'acuité visuelle.
Répondez à la question 2 sur la feuille annexe
QUESTION 3 :
Le graphique ci-dessous montre le seuil de sensibilité des photorécepteurs de l'œil en fonction de la longueur
d'onde. Le seuil de sensibilité correspond à l'éclairement minimal provoquant une réponse.
Pour le réaliser, les photorécepteurs (cônes et bâtonnets) ont été soumis à des lumières de longueurs d'ondes
différentes. Pour chaque longueur d'onde, ils ont reçu d'abord un éclairement (mesuré en lux) faible, puis de plus
en plus fort.
Les cônes S sont sensibles au bleu.
Les cônes M sont sensibles au vert.
Les cônes L sont sensibles au rouge.
Les bâtonnets ne sont pas sensibles
aux couleurs.
Sachant que l'intensité lumineuse reçue par l'œil une nuit de pleine lune est d'environ 1
lux, exploitez le graphique pour expliquer pourquoi on ne perçoit pas les couleurs dans
ces conditions d'éclairement.
ANNEXE À RENDRE AVEC LA COPIE
PARTIE 3 : REPRESENTATION VISUELLE
Question 1 :
Parmi les tableaux ci-dessous, présentant le nombre d'acides aminés différents entre les opsines bleues de ces
primates, cochez celui vous permettant de justifier l'arbre de parenté.
Tableau 1
Espèces
Cebus
Cebus
0
Homme
Homme
25
0
Chimpanzé
Chimpanzé
25
0
Macaque
26
13
0
13
Macaque
Tableau 2
Espèces
Cebus
Cebus
0
Homme
0
Homme
25
0
Chimpanzé
Chimpanzé
25
13
Macaque
26
0
0
13
Macaque
Tableau 3
Espèces
Cebus
Cebus
0
Homme
0
Homme
13
0
Chimpanzé
Chimpanzé
25
0
Macaque
26
25
0
13
Macaque
Tableau 4
Espèces
Cebus
Cebus
0
Homme
Chimpanzé
0
Homme
0
0
Chimpanzé
25
25
Macaque
26
13
0
13
Macaque
0
Question 2 :
Cochez uniquement la réponse exacte
La mise en relation des informations apportées par ces deux graphiques permet de déduire que l'acuité visuelle
est maximale dans la région de la rétine où sont présents :
Uniquement des bâtonnets
Uniquement des cônes
Autant de cônes que de bâtonnets
Moins de cônes que de bâtonnets