Concours_ISRP_bio_2000

SUJET : Psychomotricité. ISRP
Biologie. 2000
Enoncé du sujet
QUESTIONS DE COURS
Question 1 (notée sur 4points - votre réponse ne doit pas excéder une page)
On connaît à I 'heure actuelle un certain nombre d'étapes de l'évolution humaine (Genre Homo).
Nommez les quatre espèces classiquement retenues pour les illustrer. Précisez pour chacune d'elles,
le type et la nature de l'industrie lithique caractéristique, la valeur moyenne du volume endocrânien et
la période de la préhistoire pendant laquelle elle a été présente sur terre.
Question 2 (notée sur 2 points - votre réponse ne doit pas excéder une demi-page)
Certaines techniques de chirurgie esthétique utilisent la toxine botulique afin d'obtenir un état de
relaxation des muscles de la face (notamment ceux des paupières). Au cours de certaines
interventions également délicates (chirurgie de la main), on réalise aussi dans le même but une
curarisation légère et localisée.
a. Quelles sont les modalités d'action de la toxine botulique sur la jonction neuromusculaire ?
b. Quelles sont les modalités d'action du curare sur la jonction neuromusculaire ?
c. Quels qualificatifs distinctifs donne-t-on à ces deux types de blocage de la jonction
neuromusculaire ?
Question 3 (notée sur 4 points - votre réponse ne doit pas excéder une page)
a. Le coefficient énergétique du dioxygène.
- Définition et modalités de son calcul.
- Diversité des résultats.
- Valeur moyenne retenue dans le cas d'une alimentation mixte et équilibrée, la nature de cette
dernière étant confirmée par le QR, dont on rappellera la définition et la valeur dans le cas présent.
- Utilisation pratique.
b. L'intensité respiratoire des organismes animaux.
- Définition et unités généralement retenues.
- Facteurs de variations.
EXERCICE 1 (noté sur 5 points)
On réalise sur l'extrémité axonique d'un neurone N1 et sur le péricaryon d'un autre neurone N2, le
montage figuré sur le Document 1 :
On stimule l'axone de N1 en S et on enregistre l'activité qui fait suite à cette stimulation au niveau
d'électrodes réceptrices : R1 située un peu plus loin sur l'extrémité axonique de N1 (Document 2) et
R2 implantée dans le cône axonique de N2 (Document 3).
- En l'absence de stimulation, on injecte successivement dans la fente F, deux doses D1 et D2
(D2 > D1) d'une substance qui intervient dans le fonctionnement du système nerveux : le GABA
(acide gamma amino butyrique) ; on observe l'activité électrique qui se manifeste alors en R2.
(Document 4).
1. Commentez brièvement ces deux séries d'observations. Que peut-on dire du GABA et de la nature
des rapports qui existent entre N1 et N2 à la hauteur de la fente F ?
Le tableau ci-dessous donne les valeurs respectives des concentrations ioniques en Na+, K+ et Cldans le milieu extracellulaire et à l'intérieur du neurone N2 en regard de la fente F. L’injection de
GABA dans la fente F est suivie d'une augmentation de la concentration en Cl- à l'intérieur du neurone
N2.
Concentration ionique
en l'absence de stimulation en mmole L-1)
(neuroneN2)
Na+
K+
Cl-
Milieu extracellulaire
142
4,5
103
Milieu intracellulaire
15
128
7
2. Montrez en quoi cette observation complète les résultats déjà présentés dans la première partie de
cet exercice.
Sur le montage illustré par le Document 1, on applique cette fois dans la fente F soit :
a. du GABA (Dose D2)
b. du GABA (Dose D2 ou même à plus forte dose) associé à un alcaloïde : la picrotoxine
c. une certaine quantité d'une substance appartenant à la famille des benzodiazépines (BZD)
d. du GABA (Dose D2) associé à la substance (BZD) utilisée en c.
Les résultats sont présentés sous la forme des enregistrements de l'activité électrique relevée en R2
dans chacun des cas (Document 5).
3. Quel qualificatif peut-on accorder à la picrotoxine en regard du GABA ? Quelle action, à votre avis,
les benzodiazépines vont-elles avoir dans les rapports fonctionnels entre N1 et N2, soit lorsqu'elles
sont appliquées isolément, soit quand elles sont associées au GABA ?
EXERCICE 2 (noté sur 2 points)
Les Salmonelloses sont des intoxications alimentaires provoquées par certaines bactéries flagellées,
les Salmonelles. Afin de comprendre comment l'organisme réagit à leur contact des expériences ont
été réalisées chez le rat.
On injecte de façon répétée des flagelles de Salmonella adelaïda à un rat. Le document ci-dessous
montre l'évolution de la production d'anticorps antiflagelle (en u.a) de Salmonella adelaïda dans le
sang d'un rat ayant subi deux injections à intervalle de six semaines.
Le sérum de ce rat, grâce à ses anticorps, éradique rapidement les bactéries de l'espèce Salmonella
adelaïda, à partir de la deuxième semaine ; il agit de la même façon s'il est injecté à un rat qui vient
d'être contaminé par la même espèce de Salmonelle ; mais il est sans effet sur un rat ayant reçu
auparavant des injections de Salmonella tiphimurium.
A partir de ces divers résultats indiquez les quatre caractéristiques essentielles de la réponse
immunitaire ici mise en jeu.
EXERCICE 3 (noté sur 3 points)
On prélève sur une souris de lignée dite CH3 un fragment de peau et des cellules rénales. Cet animal
sera par la suite qualifié d'animal donneur et désigné par le sigle (AD).
Le fragment de peau est greffé sur une souris de lignée différente, dite AU. Le greffon sera rejeté au
bout de II jours par cet animal qu'on désignera sous le terme d'animal greffé et par le sigle (AG).
1. Pourquoi le greffon n'est -il pas accepté ?
On a en même temps mis en culture les cellules rénales sur un milieu approprié, où elles se
multiplient.
On dispose enfin d'une souris témoin de la lignée AU sur laquelle il n'est pratiqué aucune greffe : on
la désignera sous les termes d'animal non-greffé et par le sigle (ANG).
Au bout de 8 jours après la greffe on prélève sur l'animal greffé (AG) ainsi que sur l'animal non greffé
(ANG), des cellules lymphoïdes d'une part et du sérum d'autre part, que l'on met en présence des
cultures de cellules rénales. Celles-ci sont comptées auparavant puis à nouveau dénombrées 48
heures après l'introduction des cellules lymphoïdes (Expérience 1) ou du sérum (Expérience 2). Les
résultats sont présentés ci-dessous :
Pour chacune des deux expériences expliquez les résultats obtenus avec les cellules rénales de la
souris (AD)
3. Pouvez-vous généraliser l'explication précédente à la totalité des cellules de l'organisme donneur ?
Justifiez votre réponse.
Corrigé du sujet
Questions de cours
Question 1
- Homo habilis : il avait un volume crânien de 500 à 770 cm3, apparut il y a environ 2 millions
d’années pour disparaître 500000 ans plus tard. Leur industrie (outillage) reste rudimentaire : des
galets aménagés, éclatés (choppers) mais pas retouchés constituent ce qu’on appelle la « pebble
culture » ou Oldowayen, caractéristique du paléolithique archaïque.
- Homo erectus : il avait un volume crânien de 800 à 1200 cm3. Il est apparu il y a un peu moins de 2
millions d’années (1,6 à 1,8) et a disparu il y a 100 à 150000 ans. H. erectus fabrique les premiers
bifaces. Cette culture porte le nom d’Abbevillien (plus ancien) puis d’Acheuléen (plus récent), qui
caractérise le Paléolithique inférieur.
- Homo sapiens neandertalensis : il avait un volume crânien de 1400 à 1600 cm3. Sa présence va de
–100000 à –30000 ans. Son industrie, la Paléolithique moyen ou Moustérien, se caractérise par le
travail des éclats obtenus par percussion des nucléus : il obtient ainsi des outils plus petits (moins de
10 cm) qu’il utilise comme pointes. Il fabrique également des racloirs qui ne possèdent qu’une face
tranchante.
- Homo sapiens sapiens : Les plus anciennes traces datent de 100000 ans. Il a un volume crânien de
1400 cm3. Son outillage est très diversifié : il porte le nom d’Aurignacien et caractérise le Paléolithique
supérieur. Il taille des éclats en forme de lames et lamelles, utilise des propulseurs, des aiguilles,
travaille l’os.
Question 2
a. La toxine botulique bloque l’exocytose du neurotransmetteur.
b. Le curare se fixe sur les récepteurs postsynaptiques à l’acétylcholine, sans provoquer l’ouverture
des canaux ioniques.
c. ? je ne connais pas de classification qui distinguerait ces deux modes d’action. Le curare est un
antagoniste antidépolarisant, mais la toxine botulique ne se fixant pas au récepteur ne peut être
considérée comme telle.
Question 3
a. c désigne la quantité d’énergie libérée par l’oxydation des aliments par un litre de dioxygène.
Soit E cette énergie et VO2 le volume de dioxygéne consommé, on a :
c = E / VO2
La valeur de c dépend de la nature des aliments oxydés, et varie de 19 kJ/L pour une
alimentation strictement lipidique à 21,25 kJ/L pour une alimentation strictement glucidique.
Pour une valeur de QR (quotient respiratoire = VCO2 / VO2) de 0,83, la valeur habituellement
utilisée pour c est de 20 kJ/L.
Grâce à l’équation ci-dessus, le coefficient thermique de l’oxygène permet de relier le
volume d’oygène consommé, facilement mesurable, à l’énergie produite par l’oxydation des
aliments.
b. L’intensité respiratoire (en L/h/kg) est le volume d’oxygène consommé rapporté à l’unité de
temps et à l’unité de poids. On utilise parfois l’unité de surface (m²) au lieu de l’unité de
poids. L’IR varie avec le sexe (elle est supérieure chez un homme, toutes choses étant
égales par ailleurs), diminue avec l’âge, augmente avec l’activité, à la suite des repas et
quand la température extérieure diminue.
Exercice 1
1. Le signal obtenu en R1 (doc 2) est un potentiel d’action caractérisé par l’inversion
transitoire de la polarité membranaire. Le signal observé en R2 (doc 3) est une
hyperpolarisation de la membrane postsynaptique, c’est-à-dire un potentiel
postsynaptique inhibiteur ou PPSI. Le GABA reproduit les effets de la stimulation en
postsynaptique en créant une hyperpolarisation dont l’amplitude est proportionnelle à la dose
déposée.
Le GABA est donc le neurotransmetteur de la synapse N1-N2, qui est une synapse inhibitrice puisque
le PPSI éloigne la différence de potentiel membranaire du seuil de genèse d’un potentiel d’action à la
zone pilote.
2. Le tableau montre des différences de concentration ionique de part et d’autre de la membrane qui
génèrent des gradients de concentration du milieu intracellulaire vers le milieu extracellulaire pour le
potassium et en sens inverse pour le sodium et le chlore. Le fait que le GABA provoque un flux
chlorique entrant indique que ce neurotransmetteur se fixe sur un récepteur qui déclenche l’ouverture
d’un canal chlorique. L’augmentation de la concentration en anions du milieu intracellulaire augmente
la valeur de la différence de potentiel membranaire, causant une hyperpolarisation.
3. La picrotoxine annule les effets du GABA sur la synapse : c’est un antagoniste de ce
neurotransmetteur. Les benzodiazépines n’ont aucun effet sur la synapse lorsqu’elles sont appliquées
seules, mais potentialisent les effets du GABA sur la synapse.
Exercice 2
Cette réponse immunitaire :
- augmente après réinfection (elle possède une mémoire)
- est passivement transférable par le sérum
- est acquise (il n’existe pas d’anticorps spécifiques avant la première injection)
- est spécifique de l’antigène (elle est sans effet sur S. tiphimurium).
Exercice 3
1. Les souris n’étant pas de même lignée n’expriment pas les mêmes marqueurs CMH.
Les cellules du greffon sont donc reconnues comme non-soi par les cellules
immunitaires du receveur et éliminées.
2. Expérience 1 : la croissance des cellules en culture est moindre en présence des
lymphocytes de la souris greffée car parmi ces cellules se trouvent des lymphocytes
T cytotoxiques spécifiques des marqueurs de la lignée CH3 qui détruisent par
contact direct les cellules rénales. L’animal non greffé n’ayant pas été en contact
avec l’antigène n’a pas produit de lymphocytes spécifiques.
Expérience 2 : le sérum d’une souris immunisée contre les cellules CH3 n’a aucune
action sur les cellules rénales car la f greffe ne déclenche pas de réaction humorale.
3. Toutes les cellules nucléées du donneur expriment les mêmes marqueurs CMH.
Elles peuvent toutes être reconnues par les lymphocytes T cytotoxiques spécifiques
et détruites.