16_TS_synthèses
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1ère PARTIE : (8 points). Le domaine continental et sa dynamique. Nouvelle Calédonie 2015 Les granitoïdes du massif Armoricain Le massif Armoricain est un massif ancien formé il y a environ 330 millions d’années par subduction suivie d’une collision. Actuellement, on y observe en surface une forte proportion de roches de type granitoïdes. À l’aide des connaissances, présenter les mécanismes de mise en place des granitoïdes dans un contexte de subduction puis expliquer leur présence en surface dans certains massifs anciens tel le massif Armoricain. 1ère PARTIE (8 points). Maintien de l’intégrité de l’organisme. Polynésie 2015 Attention : cette partie comporte un QCM et une question de synthèse. DOC DE RÉFÉRENCE : évolution de la quantité d’AC en fonction du temps suite à des injections AG. Source Bordas, Hatier TS Les antigènes X et Y sont des molécules différentes de la paroi d’une même bactérie. Répondre aux questions du QCM en entourant l’unique bonne réponse. 1. Lors du premier contact avec l’antigène X : a. différents clones de lymphocytes B sont sélectionnés. b. la réponse immunitaire adaptative est immédiate. c. seul un clone de lymphocytes B et T4 est sélectionné. 2. Lors du deuxième contact avec l’antigène X : a. les lymphocytes T fabriquent plus d’anticorps anti-X. b. les lymphocytes B fabriquent plus d’anticorps anti-X. c. les lymphocytes B et T fabriquent plus d’anticorps anti-X. 3. Lors d’un deuxième contact avec l’antigène X : a. la réponse immunitaire est plus rapide et quantitativement plus importante. b. la réponse immunitaire est plus lente et quantitativement plus importante. c. la réponse immunitaire est plus rapide et quantitativement moins importante 4. Les anticorps anti-Y fabriqués sont : a. spécifiques de l’antigène X après la deuxième injection de l’antigène X. b. spécifiques de l’antigène Y après la première injection de l’antigène Y. c. présents dans l’organisme dès la naissance. Question de synthèse En septembre 2014, face à l’épidémie grandissante liée au virus Ebola en Afrique, l’Institut américain des allergies et des maladies infectieuses (NIAID), a développé un vaccin expérimental basé sur un virus à ADN animal. Ce virus a servi de vecteur, pour délivrer dans les cellules du sujet vacciné des fragments de matériel génétique du virus Ebola. Modifié d’après http://www.lemonde.fr/planete/article/2014/09/07/ ebola-un-vaccin-experimental-valide-par-les-essais-sur-dessinges_4483346_3244.html Expliquer, en précisant les bases biologiques sur lesquelles repose la vaccination, en quoi l’utilisation de ce vaccin expérimental pourrait être une solution pour assurer une protection à long terme de l’individu. 1ère PARTIE (8 points). Génétique et évolution. Emirats Arabes Unis 2014 Diversification génétique et diversification des êtres vivants L’association des mutations et du brassage génétique au cours de la méiose et de la fécondation ne suffit pas à expliquer la totalité de la diversification des êtres vivants. D’autres mécanismes interviennent. Décrire les mécanismes qui, en dehors de la méiose et la fécondation, sont à l’origine d’une diversification des êtres vivants. Montrer ensuite comment un de ces mécanismes permet d’expliquer des différences entre deux espèces proches génétiquement : l’Homme et le chimpanzé. http://lewebpredagogique.com/bouchaud 16_TS_synthèses.docx 1 L’exposé doit être structuré avec une introduction, un développement et une conclusion. Sont exclus de votre sujet les brassages génétiques intervenant au cours de la méiose et les mécanismes conduisant à des anomalies au cours de la méiose. 1ère PARTIE (8 points). Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse. Métropole septembre 2013 Lors d’une visite médicale permettant d’établir un certificat d’aptitude à la pratique d’activités sportives, le médecin vérifie l’intégrité du système neuromusculaire en testant notamment la mise en œuvre d’un réflexe myotatique au niveau rotulien ou au niveau achilléen. Décrire les différents éléments mis en jeu dans le réflexe myotatique, préciser les caractéristiques des messages nerveux propagés par ces éléments puis indiquer en quoi ce test médical permet de vérifier le bon fonctionnement de la commande neuromusculaire. L’exposé devra présenter une introduction, un développement et une conclusion. Il devra être accompagné du schéma de l’arc réflexe mis en œuvre dans le cas du réflexe myotatique. 1ère PARTIE (8 points). Génétique et évolution. Métropole 2014. Des généticiens étudient le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique. Ils prennent comme modèle d’étude deux populations de drosophiles constituées d’individus mâles et femelles homozygotes pour deux gènes indépendants. Le gène « couleur du corps » présente deux allèles : e+ : corps clair, dominant e- : corps sombre, récessif Le gène « longueur des ailes» présente deux allèles : vg+ : ailes longues, dominant vg- : ailes courtes, récessif Des mâles de la population 1 sont placés avec des femelles de la population 2 dans le même flacon d’élevage. Leur croisement aboutit à la génération F1. Les individus issus de la première génération (F1) obtenue sont ensuite croisés avec des individus de la population 2. On obtient une deuxième génération (F2) dans laquelle les généticiens observent, pour les caractères étudiés, une diversité des combinaisons phénotypiques. En s’appuyant sur cet exemple, proposer un texte illustré montrant par quels mécanismes la reproduction sexuée aboutit, ici, à la diversité phénotypique observée. L’exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion et sera accompagné de schémas. 1ère PARTIE (8 points). Le domaine continental et sa dynamique. Asie 2015 Rôle de l’eau dans la dynamique continentale Les zones de subduction sont le siège d’une importante activité magmatique. Dans les chaînes de montagnes, le relief tend à disparaître. Les matériaux issus du démantèlement de la chaîne sont ensuite déplacés et donnent naissance à de nouvelles roches. Ainsi, les roches du domaine continental se trouvent en permanence recyclées. Le domaine continental doit être considéré comme un système dynamique dans lequel l’eau joue un rôle fondamental. Montrer comment l’eau participe à la production de nouveaux matériaux dans les zones de subduction et, par la disparition des reliefs, au recyclage des roches continentales. Votre exposé se limitera à la seule étude des rôles de l’eau et comportera une introduction, un développement structuré et une conclusion. Elle sera accompagnée d’au moins un schéma illustrant le rôle de l’eau dans la production de nouvelles roches continentales. http://lewebpredagogique.com/bouchaud 16_TS_synthèses.docx 2 1ère PARTIE (8 points). Le domaine continental et sa dynamique. Amérique du Sud 2014 Le texte suivant est extrait d’un manuel scolaire de géologie édité en 1907 et destiné aux élèves de seconde (Conférences de géologie, Marcellin Boule, professeur au Muséum d’Histoire Naturelle de Paris) « La Terre […] fut d’abord entourée d’une atmosphère contenant, à l’état de vapeur, toute l’eau des océans […] Les vapeurs de l’atmosphère ne tardèrent pas à se condenser et à se précipiter sur Terre qu’elles recouvrirent d’un océan sans rivages (fig.1). » « En se refroidissant le noyau central en fusion se contractait peu à peu. À un certain moment ce noyau se trouva trop petit pour l’écorce (la croûte terrestre) qu’il devait supporter, et cette écorce, manquant de point d’appui, s’infléchit, se rida, se plissa ; le résultat fut la formation d’un certain nombre de saillies et de dépressions. La mer se retira dans les régions basses ou effondrées, tandis que les parties hautes ou surélevées formèrent les premiers continents et les premières montagnes (fig.2). » Les deux questions suivantes sont indépendantes l’une de l’autre Question 1 : (3 points). En 1907, on pensait donc que l’intégralité de la croûte s’était formée aux premiers âges de la Terre et qu’il n’y avait eu depuis, ni production de croûte supplémentaire ni disparition de la croûte originelle. On supposait aussi que l’ensemble de la croûte avait une épaisseur et une composition uniformes. Montrer comment les connaissances actuelles sur la croûte terrestre permettent d’invalider le modèle proposé en 1907. Le candidat présentera DEUX arguments, au choix, permettant d’invalider ce modèle. Question 2 : (5 points). Décrire les différentes étapes qui mènent à la formation d’une chaîne de montagnes de collision, telle que les Alpes ou l’Himalaya. Pour chaque étape, présenter les indices qui témoignent du processus géologique. Le magmatisme n’est pas attendu dans la réponse. Votre travail : - consistera en un texte ne comportant ni introduction, ni conclusion ; - présentera plusieurs schémas simples, légendés et titrés ; - intégrera les 4 images fournies (voir l’annexe 1). Aucune analyse d’image n’est attendue. Le candidat fera uniquement référence à chacune des 4 images pour illustrer son propos. Image 1 : couches de sédiments dans les Alpes suisses Image 2 : massif du Chenaillet, Alpes françaises (D’après une photographie de lycéens) Image 3 : fossile de corail, Alpes autrichiennes (D’après Bernhard Edmaier, Alpes, l’art et la matière, éd. Glénat) (D’après Bernhard Edmaier, Alpes, l’art et la matière, éd. Glénat) N.B : les coraux sont des organismes strictement marins Image 4 : coupe montrant l’épaisseur de la croûte dans les Alpes franco-italiennes http://lewebpredagogique.com/bouchaud 16_TS_synthèses.docx 3 1ère PARTIE : (8 points). Le domaine continental et sa dynamique. Nouvelle Calédonie 2015 Les granitoïdes du massif Armoricain Le massif Armoricain est un massif ancien formé il y a environ 330 millions d’années par subduction suivie d’une collision. Actuellement, on y observe en surface une forte proportion de roches de type granitoïdes. À l’aide des connaissances, présenter les mécanismes de mise en place des granitoïdes dans un contexte de subduction puis expliquer leur présence en surface dans certains massifs anciens tel le massif Armoricain. Eléments attendus : - - I. Mécanismes de mise en place des granitoïdes dans un contexte de subduction. Dans les zones de subduction, la déshydratation des matériaux de la LO subduite (métagabbros par exemple) libère de l'eau qu'elle a emmagasinée au cours de son histoire (de SV hydraté lors du vieillissement de la LO, on passe au SB moins hydraté lors de la subduction au faciès éclogite à plus haute P), ce qui provoque la fusion partielle des péridotites du manteau sus-jacent (l’eau percole à travers les péridotites, ce qui abaisse leur solidus). Les magmas moins denses que l’encaissant remontent vers la surface, mais la plus grande partie des magmas cristallise en profondeur et forme des plutons constitués de roches à structure grenue de type granitoïde (granites au sens large). Un magma, d'origine mantellique, aboutit ainsi à la création de nouveau matériau continental. II. Comment expliquer leur présence en surface dans le MA, massif ancien ? Les chaînes de montagnes anciennes ont des reliefs moins élevés que les plus récentes. On y observe à l'affleurement une plus forte proportion de matériaux formés en profondeur (type granitoïdes). En effet, les parties superficielles des reliefs tendent à disparaître. Altération et érosion contribuent à l'effacement des reliefs (altération physique et chimique) Des phénomènes tectoniques participent aussi à la disparition des reliefs. On peut observer un étalement gravitaire de la chaîne (qui commence en cœur de chaîne, avec la présence de contraintes extensives). La racine crustale remonte au fur et à mesure du vieillissement de la chaîne, pour maintenir l’équilibre isostatique entre la lithosphère et l’asthénosphère, ce qui fait remonter les roches profondes comme les granitoïdes en surface. 1ère PARTIE (8 points). Maintien de l’intégrité de l’organisme. Polynésie 2015 1. Lors du premier contact avec l’antigène X : c. seul un clone de lymphocytes B et T4 est sélectionné. 2. Lors du deuxième contact avec l’antigène X : b. les lymphocytes B fabriquent plus d’anticorps anti-X. 3. Lors d’un 2ème contact avec l’AG X : a. la réponse immu. est + rapide et quantitativement plus importante. 4. Les AC anti-Y fabriqués sont : b. spécifiques de l’antigène Y après la première injection de l’antigène Y. Question de synthèse Expliquer, en précisant les bases biologiques sur lesquelles repose la vaccination, en quoi l’utilisation de ce vaccin expérimental pourrait être une solution pour assurer une protection à long terme de l’individu. Eléments clé attendus : - - I. Les bases biologiques de la vaccination. La vaccination déclenche une mémorisation des AG rencontrés. L'injection de produits immunogènes mais non pathogènes (ici un virus à ADN servant de vecteur délivrant dans les cellules du sujet vacciné des fragments de matériel génétique du virus Ebola : ces fragments doivent s’exprimer chez les sujets vaccinés, sous forme d’AG non virulents) provoque la formation d'un pool de cellules mémoires (LB, LT4 et 8) dirigées contre l'agent d'une maladie (ici les AG non pathogènes). II. Une solution pour protéger l’individu à long terme. Les cellules mémoires ont une longue durée de vie (plusieurs années). En cas de rencontre avec les AG du virus Ebola pathogène se mettra en place une réponse secondaire à l'antigène plus rapide et quantitativement plus importante qui assure une protection de l'organisme visà-vis de cet antigène. Les patients ne peuvent alors contracter la maladie due à Ebola. A noter que cette vaccination peut aussi apporter une protection à l’ensemble de la population, à condition que l’ensemble de cette dernière soit vaccinée (mais cela à un coût). Cette notion n’est pas demandée implicitement par le sujet. http://lewebpredagogique.com/bouchaud 16_TS_synthèses.docx 4 1ère PARTIE (8 points). Génétique et évolution. Emirats Arabes Unis 2014 Diversification génétique et diversification des êtres vivants Décrire les mécanismes qui, en dehors de la méiose et la fécondation, sont à l’origine d’une diversification des êtres vivants. Montrer ensuite comment un de ces mécanismes permet d’expliquer des différences entre deux espèces proches génétiquement : l’Homme et le chimpanzé. Eléments attendus : Mécanismes qui permettent une diversification des EV. - hybridations + polyploïdisation (divers exemples comme la spartine, le blé dans un autre thème…) - transferts d’IG par voie virale (syncytine) - Exemple de l’endosymbiose : acquisition de nouvelles fonctions (photosynthèse, respiration cellulaire). - Les mécanismes sus-cités font tous appel à un apport d’IG d’un donneur vers un receveur. - Des formes vivantes très différentes peuvent résulter de variations dans la chronologie et l'intensité d'expression de gènes communs de développement, plus que d'une différence génétique (voir les exemples de gènes homéotiques). - Le mécanisme sus-cité fait appel à l’IG, mais pas à un apport d’IG d’un organisme à un autre. - Une diversification des êtres vivants est aussi possible sans modification des génomes : associations (exemple : symbioses comme dans les lichens, les mycorhizes). - Chez les vertébrés, le développement de comportements nouveaux, transmis d'une génération à l'autre par voie non génétique, est aussi source de diversité : chants d'oiseaux, utilisation d'outils, etc. - Ce sont des mécanismes qui ne font pas appel à un transfert d’IG. Cette partie est assez longue… Beaucoup de choses à dire, et encore la liste n’est pas exhaustive. I. II. Un de ces mécanismes permet d’expliquer les différences entre l’Homme et le chimpanzé. Comme indiqué, un seul mécanisme est attendu. Cette partie est donc plus brève ! - D'un point de vue génétique, l'Homme et le chimpanzé, très proches, se distinguent surtout par la position et la chronologie d'expression de certains gènes. Voir les pages 77 à 78 du livre. 1ère PARTIE (8 points). Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse. Métropole septembre 2013 Décrire les différents éléments mis en jeu dans le réflexe myotatique, préciser les caractéristiques des messages nerveux propagés par ces éléments puis indiquer en quoi ce test médical permet de vérifier le bon fonctionnement de la commande neuromusculaire. I. II. III. - Eléments attendus : Les différents éléments mis en jeu dans le réflexe myotatique. Le réflexe myotatique est un réflexe monosynaptique. Il met en jeu différents éléments qui constituent l'arc-réflexe. Mots-clés. Les éléments de l'arc-réflexe : stimulus (étirement du muscle suite à la percussion du tendon), récepteur (FNM), neurone sensoriel (voie sensitive), centre nerveux (moelle épinière), neurone moteur (voie motrice), effecteur (fibre musculaire) et contraction. Penser au schéma de l’arc réflexe. Caractéristiques des messages nerveux. Message nerveux codé en fréquence de potentiels d'actions (signaux électriques d’amplitude identique dont la fréquence varie. Pas besoin de traiter le potentiel global. Je ne pense pas que la synapse soit demandée, mais au pire : libération de NT au niveau des synapses (ex. la synapse neuromusculaire, codage en concentration de NT). En quoi c’est un test qui permet de vérifier le bon fonctionnement de la commande neuromusculaire. Le réflexe myotatique sert d'outil diagnostique pour apprécier l'intégrité du système neuromusculaire. En contrôlant les réponses, le médecin détermine si elles sont normales, diminuées, absentes, anormalement importantes. Des anomalies concernant ces réflexes sont souvent révélatrices de lésions nerveuses ou d’un mauvais fonctionnement du système nerveux. http://lewebpredagogique.com/bouchaud 16_TS_synthèses.docx 5 1ère PARTIE (8 points). Génétique et évolution. Métropole 2014. En s’appuyant sur cet exemple, proposer un texte illustré montrant par quels mécanismes la reproduction sexuée aboutit, ici, à la diversité phénotypique observée. Eléments attendus : I. Phénomènes lors de la méiose. - Montrer que la génération F1 obtenue est hétérozygote (e+/e- ; vg+/vg-) à gènes indépendants comme indiqué dans le document de référence. - Montrer que la deuxième génération est obtenue par test-cross - Montrer que l’individu hétérozygote produit quatre catégories de gamètes équiprobables par brassage interchromosomique. - Schématiser ces brassages : au moins une métaphase I avec les deux dispositions possibles, puis les deuxièmes divisions de méiose possibles. Ne pas omettre de placer les allèles. II. Phénomènes lors de la fécondation. - Réaliser un échiquier de croisement avec la catégorie de gamètes du parent 2. - Montrer qu’on obtient quatre catégories d’individus F2 équiprobables. - Réaliser au moins un schéma de fécondation. Le piège de ce sujet, c’est d’oublier la fécondation = réponse incomplète. 1ère PARTIE (8 points). Le domaine continental et sa dynamique. Asie 2015 Montrer comment l’eau participe à la production de nouveaux matériaux dans les zones de subduction et, par la disparition des reliefs, au recyclage des roches continentales. Elements attendus. I. L’eau dans le processus de construction de LC. - La déshydratation des matériaux (gabbros, basaltes ou métagabbros, métabasaltes) de la croûte océanique (ou de la LO) subduite libère de l'eau qu'elle a emmagasinée au cours de son histoire (les réactions du métamorphisme aboutissent à des minéraux peu (glaucophane ou FSB) ou pas hydratés (ou hydroxylés ou riches en –OH) (jadéite, grenat ou FE) suite à la hausse de pression (métamorphisme HP/BT). - Cela provoque une hydratation des péridotites chevauchantes (asthénosphériques et/ou lithosphériques) et abaissement du solidus (ou diminution du point de fusion ou franchissement du solidus hydraté), ce qui provoque leur fusion partielle. - Les magmas qui ont alors une composition différente de la roche source, sont notamment enrichis en Si. - Si une fraction des magmas arrive en surface (volcanisme ou roches volcaniques, roches microlitiques) et donne naissance à des andésites, la plus grande partie cristallise en profondeur (plutons ou roches plutoniques, roches grenues) et donne des roches de type granitoïde. Bilan - L’eau a donc un rôle dans la genèse de la lithosphère continentale (ou croûte continentale). II. L’eau dans le processus de destruction de LC dans les Andes. - L’érosion contribue à la disparition des reliefs, et se met en place en même temps que la surrection. - L’eau y a un rôle majeur, à la fois dans l’altération physique (gel dans les fractures, glaciers) avec fracturation / désagrégation des roches (ou augmentation de la surface soumise à altération chimique), mais également dans l’altération chimique (hydrolyse, dissolution par exemple, ou départ d’ions en solution sans rentrer dans les détails d’équations chimiques hors-programme). - Les produits de démantèlement (roches, minéraux, ions = de diverses tailles) sont transportés vers l’extérieur de la chaîne par l’eau et sédimentent dans des bassins sédimentaires. Bilan : - l’eau a donc un rôle dans la destruction (recyclage) de la lithosphère continentale (ou croûte continentale). Ne pas oublier le schéma attendu (subduction). 1ère PARTIE (8 points). Le domaine continental et sa dynamique. Amérique du Sud 2014 Montrer comment les connaissances actuelles sur la croûte terrestre permettent d’invalider le modèle proposé en 1907. Le candidat présentera DEUX arguments, au choix, permettant d’invalider ce modèle. Question destabilisante… Des arguments possibles : - La CO (LO) est beaucoup plus jeune que l’âge de la Tetrre puisque d’âge compris entre 0 et 200 Ma ! On trouve aussi une majorité de roches continentales plus jeunes que l’âge de formation de la Terre. - La CO et la CC n’ont pas même épaisseur : 7 km en moyenne pour l’océanique, 30 pour la continentale ! - Après, l’on peut continuer en évoquant le fait qu’on peut voir une création de croûte actuelle : que ce soit pour l’océanique (dorsales) ou la continentale (reliefs de subduction). - Puis l’on peut ajouter que dans le modèle présenté en référence, les reliefs et les océans sont disposés aléatoirement, alors que l’on sait très bien de nos jours qu’ils sont répartis aux limites de plaques. http://lewebpredagogique.com/bouchaud 16_TS_synthèses.docx 6 Question 2 : (5 points). Décrire les différentes étapes qui mènent à la formation d’une chaîne de montagnes de collision, telle que les Alpes ou l’Himalaya. Pour chaque étape, présenter les indices qui témoignent du processus géologique. Le magmatisme n’est pas attendu dans la réponse. I. - Les traces d’un domaine océanique. Les chaînes de montagnes présentent souvent les traces d'un domaine océanique disparu (cortège ophiolitique : voir image 2. Péridotites mantéliques, gabbros, basaltes) Elles présentent les traces des anciennes marges continentales passives (blocs basculés séparés par des failles normales et sédiments de divers types). L’image 3 illustre un fossile que l’on trouve dans des sédiments marins peu profonds a priori. II. III. - Les traces de la disparition de la LO. Ophiolites métamorphisées dans les faciès SB et éclogite actuellement exhumées. Les traces de la collision / subduction continentale. Tandis que l'essentiel de la lithosphère continentale continue de subduire (subduction continentale, voir les coésites), la partie supérieure de la croûte s'épaissit par empilement de nappes dans la zone de contact entre les deux plaques. Au relief positif qu'est la chaîne de montagnes, répond, en profondeur, une importante racine crustale (visible dans l’image 4). L'épaisseur de la croûte résulte d'un épaississement lié à un raccourcissement et un empilement. On en trouve des indices tectoniques (plis, failles, nappes) et des indices pétrographiques (métamorphisme : de nouveau les coésites par exemple, traces de fusion partielle : granitoïdes d’anatexie). Pour les plis, voir l’image 1. En ce qui concerne les schémas, le choix est pléthorique. http://lewebpredagogique.com/bouchaud 16_TS_synthèses.docx 7
