Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse.

BACCALAUREAT BLANC
Avril 2015
LYCEE PAUL BERT
SCIENCE DE LA VIE ET DE LA TERRE
SERIE S
ENSEIGNEMENT SPECIFIQUE
DUREE DE L’EPREUVE 3h 30 Coefficient : 6
L’usage des calculatrices n’est pas autorisé
1
1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (10 points).
Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse.
Dans son livre L’Homme neuronal, Jean-Pierre Changeux écrit : « La synapse chimique tient une place centrale dans la
communication entre les neurones. Elle canalise le transfert de signaux de cellule à cellule et, en introduisant une polarité dans ce
transfert, crée des circuits et introduit une diversité au niveau de la membrane du neurone. »
Expliquer le fonctionnement de la synapse neuro-neuronique en montrant son intervention dans le codage du message
nerveux et comment on peut obtenir un message postsynaptique efférent original par rapport aux messages
présynaptiques afférents.
L’exposé devra présenter une introduction, un développement et une conclusion. Il devra être accompagné du
schéma de la transmission d’un message dans une synapse neuro-neuronique et d’autres schémas soigneusement
légendés.
2ème PARTIE - Exercice 1 - Pratique d'un raisonnement scientifique dans le cadre d'un problème donné (4 points).
Génétique et évolution.
QCM (sur 4 points) :
Cochez la proposition exacte pour chaque question 1 à 6 sur la feuille annexe à remettre avec la copie.
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1) Cette photographie représente une cellule à :
a) 2n = 24, en anaphase d’une mitose. 
NOM :
/4
b) 2n = 24, en anaphase 1 d’une méiose. 
c) 2n = 12, en métaphase d’une mitose. 
d) 2n = 12, en anaphase 2 d’une méiose. 
2) La mitose :
a) est source de diversité génétique. 
b) donne naissance à 4 cellules à partir d’une cellule. 
c) conserve toutes les caractéristiques du caryotype. 
d) permet la production des gamètes. 
3) La méiose produit :
a) 4 cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde. 
b) 2 cellules diploïdes à partir d’une cellule diploïde. 
c) 4 cellules diploïdes à partir d’une cellule diploïde. 
d) 2 cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde. 
4) La réplication de l’ADN a lieu :
a) entre les deux divisions de la méiose. 
b) uniquement avant une mitose. 
c) uniquement avant une méiose. 
d) avant la première division de la méiose 
5) Lors d’une méiose, se déroulant sans anomalie, il peut s’effectuer :
a) Un brassage intrachromosomique entre chromosomes non homologues 
b) Un brassage interchromosmique entre chromosomes homologues 
c) Un brassage interchromosomique puis un brassage intrachromosomique 
d) Un brassage intrachromosomique puis un brassage interchromosomique 
Le document ci-contre représente le caryotype d’un enfant atteint
d’une anomalie chromosomique
6. Le caryotype ci-contre peut avoir pour origine :
a) Une duplication du chromosome 21 lors de la méiose 
b) Une non-disjonction de la paire chromosomique n°21 lors
de la division I de la méiose 
c) Une non-disjonction de la paire chromosomique n° 21 lors
de la division II de la méiose 
d) Un accident génétique uniquement lors de la formation des
gamètes femelles 
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2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d'une démarche scientifique ancrée dans des connaissances
(Enseignement Obligatoire). 6 points.
Le domaine continental et sa dynamique
Au niveau des zones de subduction, on constate un intense volcanisme aérien explosif manifestant un
magmatisme important. On admet actuellement que ce dernier a pour origine une fusion partielle des
péridotites du manteau.
À partir de la mise en relation des informations extraites des documents et de vos connaissances,
rechercher les conditions qui permettent d’expliquer la fusion partielle des péridotites dans les
zones de subduction.
Document 1 : Les caractéristiques des zones de subduction
Localisation de la zone de fusion, des isothermes (500°C, 750°C et 1000°C) et emplacement des deux
roches A et B de la croûte océanique décrite dans le document 3.
4
Document 2 : résultats expérimentaux montrant l’état des péridotites en fonction de la température
et de la pression, et géotherme des zones de subduction
Le solidus est la limite séparant l’état solide, à gauche de la courbe, de l’état partiellement liquide, à droite
de la courbe : le solidus représente donc la courbe de fusion partielle.
Le géotherme correspond à l’augmentation de la température en fonction de la profondeur.
La pression est exprimée en hectopascals (hPa).
Document 3 : composition minéralogique des roches A et B
Les roches A et B sont des métagabbros, des anciens gabbros ayant subi une subduction avant d’être
ramenés à la surface.
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CORRECTION SYNTHESE
Synthèse réussie
Eléments scientifiques suffisants
Rédaction et/ou
Rédaction et/ou
schématisation
schématisation
correctes
maladroites
10 points
9 points
Synthèse maladroite
Eléments scientifiques suffisants
Eléments scientifiques insuffisants
Rédaction et/ou
Rédaction et/ou
Rédaction et/ou
Rédaction et/ou
schématisation
schématisation
schématisation
schématisation
correctes
maladroites
correctes
maladroites
8 ou 7 points
6 points
5 points
4 points
Absence de synthèse
Eléments scientifiques insuffisants
Rédaction et/ou
Rédaction et/ou
schématisation
schématisation
correctes
maladroites
3 ou 2 points
Pas d’éléments
scientifiques
(connaissances)
répondant à la
question posée.
1 point
0 point
SYNTHESE : Quel est le rôle de la synapse dans la communication entre neurones ? Comment intervient-elle dans le traitement des informations afférentes, dans l’intégration
des messages au niveau des neurones ?
Introduction : problématique définitions et annonce de résolution
Exposé construit, argumenté, rigoureux, répondant à la question posée en mobilisant les connaissances nécessaires.
Schéma(s) demandé(s) intégré(s) à la démarche (synapse, PA, sommations
Conclusion récapitulant la réponse à la problématique posée
Qualité de la synthèse
I.
La synapse et la communication entre neurones.
La connexion entre deux neurones est une synapse.
Les étapes de la transmission synaptique : formation des vésicules, exocytose des NT et fixation sur des récepteurs post synaptiques, NT dégradés ou recyclés
II.
La traduction des signaux électriques au niveau de la synapse.
Le message nerveux transmis le long de la fibre nerveuse est de nature électrique, codé en fréquence de PA.
Au niveau d’une synapse, le message nerveux électrique est traduit et codé en concentration de neurotransmetteurs.
La concentration en neurotransmetteur détermine la fréquence des PA postsynaptiques.
Modification de l’activité électrique du neurone postsynaptique par la fixation des NT sur les récepteurs
Loi du tout ou rien : création d’un PA
III.
Intégration des messages par les neurones.
Synapse excitatrice : transmission du message grâce NT (ACth, dopamine)
Synapse inhibitrice : message non transmis grâce NT GABA)
Schéma dépolarisation créée par NT excitateurs et hyperpolarisation créée par NT inhibiteurs
Le corps cellulaire de ce neurone doit donc intégrer ces informations contradictoires c'est-à-dire en faire la « somme algébrique ».
Sommation spatiale
Sommation temporelle.
Ainsi le message postsynaptique est-il totalement original et unique par rapport aux messages présynaptiques afférents.
Eléments scientifiques suffisants si au moins 6 des détails possibles présents.
Syntaxe, grammaire
Orthographe
Schémas clairs légendés et titrés
Mise en page, facilité de lecture, présentation attrayante
Qualité formelle (rédaction et/ou schématisation) on n’attend pas que tous les critères soient présents
6
Proposition de correction
Introduction : Dans un centre nerveux, un neurone peut recevoir des informations provenant de plusieurs autres
neurones par les milliers de terminaisons axoniques qui sont en contact avec ses dendrites ou son corps cellulaires
Définition de synapse (avec pré et postsynaptique)
Problématique : Quel est le rôle de la synapse dans la communication entre neurones ? Comment intervient-elle
dans le traitement des informations afférentes, dans l’intégration des messages au niveau des neurones ?
I.
La synapse et la communication entre neurones.
La connexion entre deux neurones est une synapse.
Le neurone présynaptique contient de nombreuses vésicules. Il est séparé de la cellule postsynaptique par une fente
synaptique.
Lors de la stimulation du neurone présynaptique, les vésicules fusionnent avec la membrane de la terminaison
axonique, s’ouvrant ainsi sur la fente synaptique : c’est l’exocytose. Les vésicules déversent alors des
neurotransmetteurs qui se fixent sur des récepteurs spécifiques situés sur la membrane postsynaptique.
Les NT sont ensuite détruits dans la fente ou recapturés par le neurone présynaptique.
Schéma fonctionnel d’une synapse avec arrivée des PA présynaptiques, NT, récepteurs, naissance et propagation des
PA postsynaptiques.
II.
La traduction des signaux électriques au niveau de la synapse.
Le message nerveux transmis le long de la fibre nerveuse est de nature électrique, codé en fréquence de PA.
Schéma PA
Plus la fréquence des PA arrivant au niveau de la membrane de la terminaison axonique est élevée, plus la quantité
de neurotransmetteurs libérés dans la fente synaptique est importante.
Au niveau d’une synapse, le message nerveux électrique est traduit et
codé en concentration de
neurotransmetteurs.
La concentration en neurotransmetteur détermine la fréquence des PA postsynaptiques.
La fixation des NT sur leurs récepteurs spécifiques provoque l’ouverture de différents canaux ioniques créant ainsi
une dépolarisation (si NT excitateurs). Si la dépolarisation est suffisamment grande pour dépasser un seuil il se crée
un PA.
III.
Intégration des messages par les neurones.
A tout instant un neurone intègre les messages excitateurs et les messages inhibiteurs qui lui sont imposés par les
deux types de synapses qui peuvent recouvrir sa membrane. C’est la nature du neurotransmetteur qui détermine la
nature de la synapse : excitatrice (transmission d’un message) ou inhibitrice (message non transmis).
Schéma dépolarisation créée par NT excitateurs et hyperpolarisation créée par NT inhibiteurs
Le corps cellulaire de ce neurone doit donc intégrer ces informations contradictoires c'est-à-dire en faire la « somme
algébrique ».
Cette sommation prend en compte à la fois les informations arrivant successivement d’un neurone présynaptique
donné si les messages sont suffisamment rapprochés (sommation temporelle) ainsi que les messages arrivant en
même temps de différents neurones (sommation spatiale).
Schéma de neurones pré et postsynaptique avec des activités + ou – et création d’un message original. Illustrer la
double sommation.
Si le résultat de cette sommation est une excitation suffisante, des PA sont émis dans le neurone postsynaptique
sinon le neurone reste au repos.
Ainsi le message postsynaptique est-il totalement original et unique par rapport aux messages présynaptiques
afférents. Cette fonction intégratrice joue un rôle essentiel dans le traitement des informations qui transitent dans
un centre nerveux.
Correction QCM
Q1 réponse b 1 point
Q2 réponse c 0,5 point
Q3 réponse a 1 point
Q4 réponse d 0,5 point
Q5 réponse d 0,5 point
Q6 réponse b 0,5 point
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Correction 2.2 Spécialité
Fusion partielle des péridotites.
Critères
les éléments scientifiques sont jugés suffisants si la compréhension globale est présente et si au moins 6 éléments précis sont tirés des documents
et au moins 2 éléments sont apportés par les connaissances.
Eléments scientifiques
tirés des documents
Document 1
 Conditions de fusion partielle des péridotites
Profondeur environ 100km
Température entre 750 et 1000°C
La zone de fusion se situe au-dessus de la lithosphère océanique à une profondeur plus importante que la roche B dans le manteau sus jacent
Document 2
 Le géotherme des zones de subduction ne recoupe pas le solidus sec, dans les conditions du doc 1 (prof 100km et T 1000°C) une fusion
n’est pas possible sans eau.
 En revanche si la péridotite est hydratée son solidus est décalé vers des températures plus basses : l’eau facilite donc la fusion des roches
de la plaque chevauchante
L’apport d’eau permet d’abaisser le solidus des péridotites, ce qui permet leur fusion. Ceci est confirmé par le géotherme des zones de subduction.
Document 3
 Les roches A et B sont des métagabbros, roches B plus profondes que les roches A. La roche A correspond à du métagabbro à glaucophane
(schiste bleu) et la roche B à de l’éclogite.
 Ces roches ont subi un métamorphisme des zones de subduction (HP-BT) : la roche A se transforme progressivement en roche B.
 Le glaucophane est un minérale hydraté (radical OH) alors que le grenat et la jadéite sont déshydratés (pas de OH)
 La transformation de A en B entraîne la libération d’eau qui abaisse le solidus des péridotites du manteau de la plaque chevauchante ce
qui entraîne leur fusion.
Définition fusion partielle
Définition métamorphisme
Métamorphisme de subduction : HP-BT
Intro : Subduction et gabbro hydraté
ILe métamorphisme des zones de subduction permet la libération d’eau (doc 1 et 3)
IIL’eau provenant du métamorphisme des zones de subduction permet la fusion des péridotites de la plaque chevauchante (doc 3 et 2)
Conclusion : volcanisme intense des zones de subduction riche en eau
Eléments scientifiques
issus des
connaissances
Eléments de démarche
Qualité de la démarche
Eléments scientifiques
tirés des documents et
issus des connaissances
Démarche cohérente
Démarche maladroite
Eléments
présents
/10
/3
Pas de démarche ou démarche incohérente
Suffisants dans les 2
domaines
Suffisants pour 1
domaine et moyen dans
l’autre ou moyen dans
les 2
Suffisants pour 1
domaine et moyen dans
l’autre ou moyen dans
les 2
Moyen dans l’un des 2
domaines et insuffisant
dans l’autre
Insuffisant dans les 2
domaines
Rien
6 points
5
4 ou 3
2
1
0
8