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SELECTION FESIC ADMISSION en 1ère ANNEE du 1er CYCLE 2008

EPREUVE DE SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

Samedi 17 mai 2008 de 16h.45 à 18h.15 INSTRUCTIONS AUX CANDIDATS

L'usage de la calculatrice est interdit ainsi que tout document ou formulaire.

L'épreuve comporte 16 exercices indépendants. Vous ne devez en traiter que 12 maximum. Si vous en traitez davantage, seuls les 12 premiers seront corrigés.

Un exercice comporte 4 affirmations repérées par les lettres a, b, c, d. Vous devez indiquer pour chacune d'elles si elle est vraie (V) ou fausse (F).

Un exercice est considéré comme traité dès qu'une réponse à une des 4 affirmations est donnée (l'abstention et l'annulation ne sont pas considérées comme réponse).

Toute réponse exacte rapporte un point.

Toute réponse inexacte entraîne le retrait d'un point.

L'annulation d'une réponse ou l'abstention n'est pas prise en compte, c'est-à-dire ne rapporte ni ne retire aucun point.

Une bonification d'un point est ajoutée chaque fois qu'un exercice est traité correctement en entier (c'est-à-dire lorsque les réponses aux 4 affirmations sont exactes).

L'attention des candidats est attirée sur le fait que, dans le type d'exercices proposés, une lecture attentive des énoncés est absolument nécessaire, le vocabulaire employé et les questions posées étant très précis.

INSTRUCTIONS POUR REMPLIR LA FEUILLE DE REPONSES

Les épreuves de la Sélection FESIC sont des questionnaires à correction automatisée. Votre feuille sera corrigée automatiquement par une machine à lecture optique. Vous devez suivre scrupuleusement les instructions suivantes :

Pour remplir la feuille de réponses, vous devez utiliser un stylo bille ou une pointe feutre de couleur noire ou bleue. Ne jamais raturer, ni gommer, ni utiliser un effaceur. Ne pas plier ou froisser la feuille.

1. Collez l’étiquette code-barres qui vous sera fournie (le code doit être dans l’axe vertical indiqué). Cette étiquette, outre le code-barres, porte vos nom, prénom, numéro de table et matière. Vérifiez bien ces informations.

Exemple :

2. Noircissez les cases correspondant à vos réponses :

Faire Ne pas faire Pour modifier une réponse, il ne faut ni raturer, ni gommer, ni utiliser un effaceur. Annuler la réponse par un double marquage (cocher F et V) puis reporter la nouvelle réponse éventuelle dans la zone tramée (zone de droite). La réponse figurant dans la zone tramée n'est prise en compte que si la première réponse est annulée. Les réponses possibles sont :

V F V F vrai

faux

abstention

abstention

vrai

faux

abstention Attention : vous ne disposez que d'une seule feuille de réponses. En cas d'erreur, vous devez annuler votre réponse comme indiqué ci-dessus. Toutefois, en cas de force majeure, une seconde feuille pourra vous être fournie par le surveillant.

Sélection FESIC 2008 Epreuve de S.V.T.

Exercice n°1 Evolution moléculaire Les vertébrés possèdent tous des molécules d’hémoglobine, qui assurent le transport de l’oxygène dans les hématies. Cette molécule est une protéine formée de deux types de chaînes : alpha et béta. Les séquences partielles d’acides aminés de la chaîne béta sont indiquées ci dessous, chaque acide aminé étant représenté par une lettre. La séquence de l’hémoglobine du chat est choisie comme référence, les autres séquences sont alignées : les tirets indiquent un acide aminé identique à celui de la séquence du chat à la même position. On compare des portions de séquences d’acides aminés chez plusieurs mammifères. Séquence de la chaîne β de l’hémoglobine CHAT EKGLVNGLWGKVNVDEVGGEALGRLLVVYP CHIMPANZE --SA-TA----------------------- HOMME --SA—TA----------------------- AUTRUCHE --Q-IS--------ADC-A---A---I--- CROCRODILE --Q-IGD--H--D-AHC-----S-M-I--- CRAPAUD DRQ-I-ST---LCAKTI-Q-------WT-- CROCRODILE AUTRUCHE HOMME CHIMPANZE CHAT CRAPAUD a) Chez les vertébrés, les molécules d’hémoglobine sont homologues. b) Plus le nombre de différences entre les séquences d’acides aminés de deux molécules est grand, plus

l’ancêtre commun des deux animaux est proche. c) Le crocodile est plus proche phylogénétiquement, du crapaud que de l’autruche. d) Les molécules du chimpanzé et de l’homme sont identiques. Cela permet d’affirmer que le chimpanzé

est l’ancêtre de l’homme.

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Exercice n°2 La phase symptomatique du SIDA est caractérisée par un taux très faible de lymphocytes T4 et de lymphocytes T8. Les patients développent alors des maladies opportunistes et le risque de cancer est plus élevé. On cherche quelles cellules sont déficientes. Dans les manipulations suivantes, des cellules cancéreuses (ou tumorales), prélevées sur une souris malade, ont été injectées à des souris saines (de même souche) : ce sont des greffes tumorales. Le système immunitaire reconnaît les cellules modifiées (cancéreuses), qui présentent à leur surface des antigènes spécifiques, et les détruit. Dans les manipulations 2 et 3, on injecte en même temps que les cellules cancéreuses, des molécules se liant spécifiquement aux récepteurs des lymphocytes T4 (CD4) et T8 (CD8).

a) La première expérience montre une réaction immunitaire efficace de la souris. b) Hypothèse 1(exp 3) : les lymphocytes T8 n’ont pas « reconnu » les cellules cancéreuses. c) Hypothèse 2(exp 2) : les lymphocytes T8 ont reconnu les cellules cancéreuses, mais ne se sont pas

multipliés et activés. d) En cas d’infection par le VIH, le développement des cancers est lié essentiellement et directement à la

déficience des LT4.

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Exercice n°3

Le fonctionnement des bandelettes réactives au glucose Les bandelettes réactives permettent de doser rapidement le glucose en solution, par une réaction colorée .L’extrémité des bandelettes contient deux enzymes, et ce test repose sur deux réactions enzymatiques successives : Glucose oxydase Glucose + dioxygène acide gluconique + peroxyde d’hydrogène(H2O2)

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(1) (C6H12O6) Peroxydase Peroxyde d’hydrogène + (substrat incolore) produit (oxydé) rouge +2H2O (2) (H2O2) (RH2) (R) - La coloration obtenue en fin de réaction, est proportionnelle à la quantité de glucose de départ. - Pour connaître l’activité de la glucose oxydase, on incube la solution enzymatique avec du glucose à différentes concentrations, et l’on mesure la coloration obtenue en cinq minutes : on a ainsi une idée de la vitesse de réaction de l’enzyme de la réaction (1), en fonction de la quantité de substrat. - Une autre série d’expériences, est faite avec du fructose (C6H12O6) Les résultats obtenus sont les suivants (en unités arbitraires) :

Courbe G : substrat présent = glucose Courbe F : substrat présent = fructose

a) La vitesse de réaction enzymatique est toujours proportionnelle à la quantité de substrat. b) La vitesse atteint un palier : cela met en évidence l’existence des complexes enzyme-substrat. c) La quantité d’enzyme est le facteur qui limite la vitesse de réaction dans la première partie de la

courbe G. d) L’expérience sur le fructose, montre la spécificité de substrat.

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Exercice n°4 Une population de volailles comprend des animaux de trois couleurs : noires, blanches bleues. Les volailles noires croisées entre elles donnent des volailles noires. Les volailles blanches croisées entre elles donnent des volailles blanches. Les volailles bleues croisées entre elles donnent : 25 % de volailles noires, 25 % de volailles blanches et 50 % de volailles bleues. On croise une volaille bleue par une volaille noire. Quelle descendance obtiendra-t-on ? a) La couleur des volailles est déterminée par trois allèles. b) Le caractère bleu est dominant sur les caractères noirs et blancs. c) Dans le dernier croisement, on obtient 50 % de volailles bleues et 50 % de volailles noires. d) On obtiendrait la même répartition si on croisait une volaille blanche par une volaille bleue.

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Exercice n°5 Document 1 : La LH, la FSH, la TSH sont 3 hormones hypophysaires de fonctions bien différentes : vous connaissez les fonctions de la LH et de la FSH chez les femelles ainsi que la fonction de l’HCG, hormone sécrétée par le futur placenta. La TSH, quant à elle, est une hormone nécessaire au fonctionnement de la glande thyroïde. Document 2 : Ces 4 hormones sont constituées de deux chaînes protéiques, α et β. La chaîne α est identique pour les quatre hormones. La chaîne β , différente, montre une similitude de 85% pour la LH et l’HCG, moins importante pour les autres hormones. Des acides aminés comme la cystéine, qui jouent un rôle primordial dans la structure tridimensionnelle des protéines, occupent des sites identiques dans la séquence des quatre hormones. Document 3 : Le gène qui code pour la chaîne β de la TSH est situé sur le chromosome 1, celui qui code pour la chaîne β de la FSH est sur le chromosome 11 et les deux gènes qui codent pour la chaîne β de la LH et de l’HCG sont sur le chromosome 19. Seuls certains mammifères placentaires possèdent le gène de l’HCG. Tous les mammifères produisent de la LH, de la TSH et de la FSH, les amphibiens également, mais chez eux le rôle des hormones est différent de celui des hormones des mammifères. Les poissons possèdent la TSH et une gonadostimuline GTH proche de la LH. Les agnathes (poissons sans mâchoires) ne possèdent que la GTH. a) Ces quatre hormones forment une famille multigénique. b) C’est la LH qui est codée par le gène le plus près du gène ancestral. c) Les gènes codant pour la LH et la HCG sont les plus ressemblants. d) Dans cet exemple, on peut dire que les agnathes correspondent au groupe le plus primitif.

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Exercice n°6 Document 1 : observation microscopique d’un métagabbro et schéma interprétatif :

Gt : grenat Gl : glaucophane J : jadéite Ep : Epidote Document 2 : observation microscopique d’un métagabbro et schéma interprétatif :

Pl : plagioclase Px : Pyroxène Gl : glaucophane

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Document 3 : diagramme Pression - Température montrant les domaines de stabilité de quelques associations de minéraux caractéristiques.

a) Le document 1 représente un métagabbro de faciès éclogite. b) Les deux roches étudiées correspondent à un métamorphisme de hautes pressions et de hautes

températures. c) Ces deux roches sont caractéristiques des zones de subduction. d) Le métamorphisme est un phénomène géologique de transformation des minéraux en phase solide

sans passage par un magma.

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Exercice n°7 Document 1 : Chez un individu sain, les testicules ne restent pas dans la cavité abdominale, mais migrent avant la naissance vers les bourses.

Coupe de testicule d’un individu sain

Document 2 : Par suite d’une anomalie de la migration des testicules, ceux-ci restent parfois en position intra -abdominale : le sujet est alors atteint de cryptorchidie (« testicules cachés »).

Coupe de testicule d’un individu atteint de cryptorchidie

a) Sur les deux documents on observe des tubes séminifères. b) L’individu correspondant au document 2 est stérile. c) L’individu correspondant au document 2 ne présente aucun caractère sexuel secondaire. d) Les massifs cellulaires entre les structures ovales sont des agrégats de cellules de Sertoli.

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Exercice n°8 On cherche à étudier l’acquisition de la maturité sexuelle chez la femme. Document 1 : Structure ovarienne qui apparaît chez la jeune fille lors de la puberté

Document 2 : Evolution chez la jeune fille de certaines sécrétions hypophysaires et ovariennes de la naissance à la puberté.

Document 3 : Quelques expériences réalisées chez des guenons Comme chez tous les Mammifères, chez la Guenon, l'hypophyse est reliée à l'hypothalamus par la tige pituitaire (ou tige hypophysaire) très richement vascularisée. On a réalisé les observations suivantes : la section de la tige pituitaire, chez des Guenons immatures, empêche toute maturation sexuelle. - la perfusion, dans le sang de Singes immatures, d'extraits d'hypothalamus entraîne une augmentation progressive des concentrations plasmatiques de FSH et de LH et permet d'obtenir la maturité sexuelle. - dans l'expérience précédente, l'arrêt des perfusions provoque le retour au stade immature. a) Le document 1 représente un follicule en début de croissance. b) En début de puberté, la hausse du taux d’œstrogènes entraîne celle de la FSH et de la LH. c) Les expériences chez la guenon (document n° 3) mettent en évidence le fait que la GnRH a un rôle

direct sur l’acquisition de la maturité sexuelle. d) Les expériences sur la guenon mettent en évidence un rétrocontrôle positif de la LH et de la FSH sur

l’hormone hypothalamique. CPE Lyon – EI Purpan – EPMI - ESA – ESCOM – ESEO – ISA – ISARA-Lyon – ISEN Brest – ISEN Lille – ISEN Toulon – ISEP – LASALLE Beauvais – LOUIS DE BROGLIE page 9

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Exercice n°9 Document 1 :

Document 2 : Les expériences de A. Jost

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Expériences

Protocoles Résultats

A

Castration d'embryon en place dans l'utérus au moment où les glandes génitales sont indifférenciées. Les embryons castrés ont poursuivi leur développement et ont tous acquis des voies génitales représentées sur le schéma ci-contre ( et ceci quel que soit le sexe chromosomique des embryons )

B

Greffe à des fœtus femelles de lapine ( âgés de 20 jours ) d'un testicule fœtal ( prélevé sur un fœtus mâle de 20 jours ) Le schéma ci-contre montre l'état des voies génitales huit jours après l'intervention.

C

Implant d'un cristal d'une substance extraite des testicules, la testostérone, à proximité d'un des ovaires de fœtus femelles de lapine âgés de 20 jours. Le schéma montre l'état des voies génitales chez ces animaux huit jours après le traitement.

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Par une série d’expériences présentées ci-dessus, on a cherché à expliquer le déterminisme de la mise en place du sexe phénotypique. a) La testostérone permet la régression du canal de Müller. b) Sans la présence d’hormone, le déterminisme du sexe phénotypique s’oriente vers une féminisation du

tractus génital. c) Le testicule contient une substance qui permet la régression du canal de Müller. d) Chez une femelle de mammifère, le canal de Müller évolue vers deux structures : oviducte et utérus. Exercice n°10 Chez une souris ayant reçu des globules rouges de mouton (GRM), on observe une hypertrophie de la rate liée à l'augmentation du nombre de lymphocytes dans cet organe. Parmi ces lymphocytes on distingue deux catégories, les cellules x et Y :

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Cellule X Cellule Y

NB : Ces deux électronographies sont obtenues avec le même grossissement et restituées à la même échelle. On ajoute que la cellule Y dérive de la cellule X. a) La cellule Y fabrique une grande quantité de protéines. b) La cellule X est un lymphocyte T4. c) La cellule Y est un plasmocyte. d) Toutes les cellules X se transforment en cellules Y lors d’une infection.

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Exercice n°11 Document 1 : virus de l’hépatite B L’hépatite B est due à un virus qui s’introduit dans les cellules du foie. Les malades montrent une nécrose du foie, par lyse des cellules hépatiques.

Document 2 : électroprotéinogrammes On effectue l'électrophorèse des protéines du sérum sanguin chez un individu malade et chez un individu sain.

Document 3 : Etude de la réaction d’Ouchterlony Une lame de verre est recouverte de gélose dans laquelle on creuse trois puits. Dans l'un des puits, on introduit du sérum contenant la fraction de γ globulines d'un individu malade et dans les autres puits, d'une part une solution de particules virales HBs, d'autre part une solution de particules virales HBe.

puits 1 = γ globulines d’un malade

puits 2 = solution avec particules virales HBspuits 3 = solution avec particules virales HBe

La même expérience réalisée avec les γ globulines d’un individu sain n’entraîne aucun arc de précipitation.

A l’aide des documents ci-dessus, on étudie l’action du virus de l’hépatite B sur l’organisme. a) Comme le virus de l’hépatite, tous les virus possèdent de l’ADN. b) Le document n° 2 met en évidence que les gammaglobulines fabriquées par les lymphocytes T sont

présentes chez le malade. c) L’expérience du document n° 3 met en évidence la séropositivité du sujet à l’hépatite B. d) La présence d’arcs de précipitation dans le cas du test du document n° 3 s’explique par l’apparition

de complexes immuns.

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Exercice n°12 On cherche à étudier un brassage génétique au cours de la reproduction sexuée. Document 1 : une étape de la méiose.

Document 2 : étude la transmission de deux gènes chez un moustique (Aedes aegypti) Lorsqu’on croise des moustiques homozygotes, l’un de type sauvage (corps gris, œil prune), l’autre à corps noir et œil clair, tous les individus de la F1 obtenus sont de type sauvage. Lorsque les femelles F1 sont croisées avec des mâles à corps noir et oeil clair, on obtient les résultats suivants : - 698 moustiques à corps gris et œil prune - 712 moustiques à corps noir et œil clair - 290 moustiques à corps gris et œil clair - 282 moustiques à corps noir et œil prune a) Le document n° 1 représente la prophase de la division réductionnelle d’une méiose. b) L’allèle sauvage est dominant pour les deux gènes étudiés dans le document n° 2. c) Les femelles produisent quatre types de gamètes en même proportion. d) Le croisement étudié ici est un exemple de brassage intrachromosomique.

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Exercice n°13 La synthèse des protéines : Expérience de Jacob, Monod et Lwoff : On cultive des cellules en présence de précurseur radioactif de l’ARN pendant 15min. On réalise alors une radiographie d’une partie des cellules (résultat a) tandis que les cellules restantes sont placées dans un milieu contenant uniquement des précurseurs non radioactifs de l’ARN, pendant 1h30, et on réalise alors leur radiographie (résultat b).

Document : Résultats de l’expériences de Jacob, Monod et Lwoff. a) On peut « marquer » spécifiquement l’ARN en utilisant de l’uracile radioactive. b) La synthèse des ARN a lieu dans le cytoplasme. c) Les ARN sont des molécules capables de migrer du noyau au cytoplasme. d) Les ARN sont des molécules possédant une séquence et un sens de lecture.

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Exercice n°14 Datation relative : On cherche à dater les différents événements géologiques qui ont affecté la région de Champagnole dans le Jura.

Document : Coupe géologique d’après la carte de Champagnole (Jura) au 1/50 000. a) Le jeu des failles est postérieur à l’Hauterivien. b) Le plissement des terrains est contemporain de la formation des failles. c) L’Hauterivien est la formation sédimentaire la plus récente. d) Le Bathonien est la couche sédimentaire la plus ancienne représentée sur la coupe.

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Exercice n°15 Convergence Lithosphérique : Le 26 décembre 2004, un séisme de magnitude 8,5 sur l’échelle de Richter a lieu en Indonésie au large de l’île de Sumatra. Les scientifiques émettent l’hypothèse que ce séisme s’est produit dans une zone de convergence lithosphérique.

Document : Caractéristiques d’un secteur de l’Océan Indien au large de Sumatra. a) Les volcans situés sur l’île de Sumatra sont localisés à l’aplomb des foyers sismiques profonds

de 100km. b) L’existence de terrains sédimentaires plissés dans le bassin de Montuwaï montre la présence d’un

prisme d’accrétion. c) La plaque lithosphérique eurasienne passe en subduction sous la plaque indienne. d) Le volcanisme de Sumatra est caractérisé par des coulées fluides de basalte.

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Exercice n°16 Immunologie – SIDA et vaccination : La connaissance du système immunitaire et l’étude de la réaction immunitaire des individus contaminés par le VIH permettent d’envisager la mise au point d’un vaccin. On étudie les résultats de test obtenus pour un vaccin chez les singes macaques .

Document : Evolution de la proportion de lymphocytes T8 anti-VIH au cours du temps chez deux singes macaques. a) La vaccination permet une réaction plus rapide et plus intense de l’organisme. b) Sous l’influence des interleukines, les lymphocytes T8 qui reconnaissent le virus se transforment en

lymphocytes T cytotoxiques. c) Le vaccin mis au point offre une protection durable contre le virus du sida. d) Les lymphocytes T8 déclenchent une réaction à médiation humorale.

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