Devoir #2 TS2 2015

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Durée : 4 heures
PARTIE I : MAITRISE DES CONNAISSANCES (05 points)
La stimulation efficace d’un muscle squelettique via son nerf moteur, avec des intensités croissantes,
entraine des contractions dont l’amplitude varie proportionnellement avec l’intensité de la stimulation
et ce jusqu’à atteindre un maximum.
Après avoir brièvement rappelé les structures du nerf et du muscle strié squelettique, expliquez
l’augmentation proportionnelle de l’amplitude de la contraction du muscle jusqu’à un maximum suite
à des stimulations d’intensité de plus en plus importante portées sur son nerf moteur.
PARTIE II : EXPLOITATION DE DOCUMENTS (06 points)
On se propose d'étudier le fonctionnement de la cellule musculaire lors de la contraction.
1°) Le document 1, réalisé à partir d'électronographies, présente les structures cellulaires mises en jeu.
A partir de l’analyse du document 1, dégagez les phénomènes ultra-structuraux et moléculaires qui se
manifestent lors de la contraction musculaire sans entrer dans les détails des mécanismes. (1 point)
2°) L'arrivée d'un message nerveux au niveau de la synapse neuromusculaire déclenche la naissance de
potentiels d'action sur la membrane de la fibre musculaire. Ces perturbations électriques se propagent
à l'ensemble du réseau membranaire interne et engendrent la contraction. Pour comprendre ces
phénomènes, on fait les expériences suivantes :
Expérience 1 :
On cultive des fibres musculaires dans un milieu contenant du calcium radioactif.
Par autoradiographie, on observe que la radioactivité est localisée dans le réticulum quand les fibres
sont relâchées et dispersée dans le hyaloplasme quand les fibres sont contractées.
DEVOIR 2 DE SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE DU PREMIER SEMESTRE
IA DE SAINT-LOUIS
LYCEE DE MBOUMBA
ANNEE SCOLAIRE : 2015-2016
CLASSE: Tle S2 / M. DIEDHIOU
Document 1

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Expérience 2 :
L'injection de calcium dans le hyaloplasme d'une cellule musculaire entraîne la contraction des
myofibrilles.
Sur une autre cellule, on injecte cette fois de l'équorine, protéine qui devient luminescente en présence
de calcium libre. Si la cellule est stimulée, l'émission de lumière, brève, se manifeste dans le hyaloplasme
au tout début de la contraction.
a°) Déduisez des résultats de l’expérience 1, la localisation des ions Ca2+ dans la fibre au repos et dans
la fibre contractée. (0,75 point)
b°) A partir de des résultats de l’expérience 2, expliquez comment le potentiel d'action déclenche la
contraction. (0,75 point)
3°) Des molécules A et M visibles sur le document 2 sont extraites de cellules musculaires et placées
dans différents milieux de cultures. Les observations faites sont regroupées dans le document 2 ci-
dessous:
a. A partir de la comparaison de deux observations parmi celles qui sont mentionnées dans ce tableau,
montrez l'importance de l'hydrolyse de l'ATP dans la contraction musculaire. (0,75 point)
b. Mettez en relation les observations a, b, c et d avec les acquis de la question 2b, afin de préciser
l'action des ions Ca2+ dans cette contraction musculaire. (0,75 point)
4°) On recherche maintenant par la voie expérimentale comment la cellule musculaire produit de l'ATP.
Pour ce faire, on dispose de trois muscles. Chacun d'eux est placé dans des conditions particulières.
Par stimulations répétées, on le fait se contracter pendant plusieurs minutes. On dose certains
constituants avant et après la contraction. Les résultats des dosages figurent dans le document 3 ci-
dessous :
a. Donnez l'évolution de chaque substance dosée lors de la contraction d'un muscle ne subissant
aucun traitement. (0,5 point)
b. Quel problème pose la comparaison de l'observation B, citée dans le document 3, au résultat de
l'expérience A ? Émettez une hypothèse explicative. (0,5 point)
c. En vous appuyant sur les résultats des expériences A et B, dites quelle substance dosée est utilisée
au cours des phénomènes qui précèdent la glycolyse. (0,5 point)
d. A partir des résultats des expériences B et C, expliquez la constance de la quantité d'ATP dans les
expériences A et B. (0,5 point)
Document 2
Document 3

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PARTIE III : RAISONNEMENT SCIENTIFIQUE (07 points)
On cherche à comprendre le comportement
coordonné des muscles fléchisseurs et
extenseurs de la jambe lors d'un mouvement
réflexe de la jambe par rapport à la cuisse chez
un Mammifère. Le document 1 ci-contre rappelle
les structures anatomiques qui interviennent
dans l’accomplissement de ce réflexe d’extension
de la jambe.
1°) Chez un animal dont la moelle épinière a été
sectionnée, on enregistre les variations
d’intensité de la contraction du muscle
extenseur de la jambe au fur et à mesure que
l’on étire celui-ci (document 2).
Tout en maintenant le muscle extenseur étiré,
on étire, au moment S du document 2, le muscle
semi-tendineux.
Au moment B du document 2, pendant que le
muscle extenseur reste toujours étiré, on étire
simultanément le semi-tendineux et le biceps
crural.
a. A quel type de mouvement correspond la contraction du muscle extenseur suite à son étirement ?
Justifiez votre réponse. (0,5 point)
b. A partir d’une analyse rigoureuse du document 2, formulez une hypothèse pour expliquer le
comportement du muscle extenseur après les moments S et B du document 2. (2 points)
Document 1
Document 2

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2°) Afin d'expliquer les mécanismes nerveux à la base des phénomènes décrits par le document 2, on
a mené des expériences de stimulation suivant le dispositif expérimental représenté par le document 3a.
Les documents 3b et 3c représentent respectivement les enregistrements des effets, sur un motoneurone
(M) du muscle extenseur, de la stimulation (S1) d’une fibre nerveuse issue de celui-ci et de la stimulation
(S2) d’une fibre nerveuse issue de l’un des muscles fléchisseurs (le semi-tendineux ou le biceps crural).
a. Analysez les résultats de ces expériences de stimulation. (1 point)
b. Déduisez de cette analyse une explication du comportement du muscle extenseur suite à
l’étirement des muscles fléchisseurs (le semi-tendineux ou le biceps crural). (1,5 points)
3°) Quel aspect du fonctionnement des centres nerveux est mis en évidence dans cet exercice ? Justifiez
votre réponse. (0,5 point)
4°) En intégrant toutes les informations fournies dans l’exercice, proposez un schéma fonctionnel
résumant les mécanismes de fonctionnement coordonné des muscles extenseurs et fléchisseurs lors
d’un mouvement réflexe d’extension de la jambe. (1,5 points)
N.B : Communication1 point
Présentation 0,5 point
Expression 0,5 point
"Aucun chemin de fleurs ne conduit à la gloire."
Jean de La Fontaine : "Les Deux Aventuriers et le talisman"
Document 3a
Document 3b
Document 3c