liminaires reussiteBac sciences 1 · dinateur et son imprimante reproduisent les couleurs. Elle...

Sujet 1, commentaire argumenté

Amérique du Nord, mai 2014, partie 1

Lamyopie a toujours été une préoccupation à l’école. En effet, elle peut constituer un élémentgênant l’apprentissage, et être quelques fois à l’origine de maux de tête chez l’élève.

� Document 1

Une approche historique de la myopie

« Il n’y a pas longtemps que l’on a commencé à se préoccuper de l’hygiène de la vue dansles écoles, et l’on peut bien dire que c’est un des points de l’hygiène scolaire qui est encoreà présent le plus universellement méconnu ou négligé, sauf dans quelques établissementsdes grandes villes. [... ] Une enquête, qui a porté spécialement sur les écoles primaires dela Ville de Paris, a donné pour résultat une moyenne de 1 myope sur 6 enfants, ce qui estévidemment une proportion fort alarmante [...].Un instituteur veut-il s’assurer qu’un enfant a les yeux bien constitués ? Qu’il le fasse liredans un volume tenu à bout de bras : s’il est myope, il n’y pourra réussir. [...] Quand il nepeut suivre une explication au tableau ou à la carte murale, [...] il n’y a pas de doute qu’ilsoit myope. »Source : Dictionnaire de pédagogie et d’instruction primaire, Ferdinand Buisson, édition de 1911.

� Document 2

L’œil, un instrument d’optique

Notre œil fonctionne, du point de vue optique, comme une lentille convergente. Un objetest vu de façon nette lorsque l’image se forme sur la rétine. C’est le cas, par exemple, pourun œil normal au repos fixant un objet très éloigné. Les schémas ci-dessous représententle trajet des rayons lumineux, dans le cas d’un objet situé à l’infini.

Trajet des rayons lumineux dans deux situations dont celle d’un œil myope

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Sujet 1 | Énoncé

� Document 3

Le cerveau et l’interprétation des images

Grâce à l’IRMf (Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle), on peut disposerd’images du cerveau en activité, par exemple lorsque le sujet regarde un objet. L’utili-sation de l’IRMf renseigne sur les aires cérébrales activées par la vision de cet objet.Plus l’activation d’une région du cortex est importante, plus la région est représentée encouleurs « chaudes » (jaune, orange, rouge).

Localisation de la coupe axiale et des voies visuelles

Commentaire argumenté

En vous appuyant sur l’exploitation de toutes les ressources proposées, expliquer pourquoi,malgré les maux de tête qui peuvent accompagner la myopie, il n’y a pas d’anomalie dufonctionnement du cerveau dans la vision et en quoi le port de lunettes permet de corriger cedéfaut de vision qui peut constituer un élément gênant l’apprentissage.Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur tous les documents et vosconnaissances (qui intègrent entre autres les connaissances acquises dans différents champsdisciplinaires).

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Sujet 1 | Énoncé

�Comprendre le sujet

Ce sujet porte sur la myopie, ses causes et sa correction. La particularité du sujet estd’avoir à argumenter à partir des documents afin de justifier que la cause est liée à l’œilet non à un disfonctionnement du cerveau. Vous êtes ainsi amener à expliquer commentfonctionne un œil normal en comparaison d’un œil myope puis à expliquer comment leslunettes permettent une correction de ce défaut.

�Les pièges à éviter

Commenter les documents un à un sans apporter de connaissances ni d’explications.

�Procéder par étapes

1. Lire et surligner dans les documents les données importantes.2. Faire votre plan au brouillon et noter les notions importantes à expliquer.Proposition de plan :L’introduction présente la problématique : la myopie est-elle un défaut de l’œil ou dufonctionnement du cerveau ? Quelle correction apporter ?Le développement intègre l’exploitation des documents et les apports de connaissances :– comment repérer la myopie ? les symptômes associés ;– l’œil, un système optique défaillant pour le myope : excès de convergence ;– un fonctionnement normal du cerveau : étude des IRMf ;– une correction par des verres divergents.La conclusion reprend succinctement la réponse à la problématique : la myopie est dueà une trop grande convergence du système optique et non à un disfonctionnement ducerveau. Les lunettes avec verres divergents permettent la correction (lentilles ou chirurgieégalement).3. Rédiger en suivant la trame de votre plan.

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Sujet 1 | Corrigé

Introduction

La myopie est une anomalie de la vision qui concerne un grand nombre de personnes et sadétection chez les enfants est importante puisqu’elle peut gêner l’apprentissage en classe etengendrer des maux de tête. En 1911, dans le Dictionnaire de pédagogie de l’instructionprimaire de Ferdinand Buisson, on déplore la proportion d’un enfant sur six qui est myope etl’insuffisance d’attention des enseignants à repérer ce défaut de vision. Quelle est la cause dela myopie et comment la repérer ?

Après avoir cerné les raisons de la myopie qui concerne l’œil et non le cerveau, j’expliqueraien quoi les lunettes permettent de corriger facilement ce trouble.

I. Les causes de la myopie

Comment repérer la myopie ?

Ce défaut de vision se caractérise par une difficulté à « suivre une explication au tableau ouà la carte murale » (document 1). Cela traduit l’incapacité de l’œil à lire de loin et à formerune image nette. En 1911, une technique simple permettait à l’instituteur de vérifier si l’enfantavait un problème de vision, en le faisant lire à travers un volume tenu à bout de bras : l’enfantmyope n’y réussissait pas. L’enfant va faire des efforts pour réussir à lire de loin et des mauxde tête peuvent être ressentis. La vision proche, par contre, est nette.

La myopie est elle due à un mauvais fonctionnement de l’œil ou à une anomalie du cerveaucomme pourraient le suggérer les maux de tête ?

L’œil, un système optique défaillant dans le cas de la myopie

Notre œil est un système optique constitué d’avant en arrière par : la cornée, l’humeuraqueuse, le cristallin et l’humeur vitrée. La partie interne de l’œil, la rétine, est constituéede cellules visuelles, les bâtonnets et les cônes, sensibles aux rayons lumineux et dont lesprolongements cytoplasmiques, les axones, constituent le nerf optique. Comment se formeune image nette ? Lorsque l’œil fixe un objet très éloigné, les rayons lumineux convergentgrâce au cristallin pour former une image nette sur la rétine. Le cristallin joue le rôle d’unelentille convergente et en fonction de la distance de l’objet, il modifie sa courbure (ou ver-gence) par contraction ou relâchement des muscles ciliaires permettant l’accommodation.

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Sujet 1 | Corrigé

Dans le cas d’un œil myope, on constate que la convergence des rayons est plus importanteet l’image se forme en avant de la rétine. Elle est floue. (Schéma B document 2)

II. Un fonctionnement normal du cerveau

Quel est le rôle du cerveau ? Les techniques d’IRMf traduisent-elles un fonctionnement nor-mal chez l’individu myope ?Dans le cas normal, après stimulation des photorécepteurs de la rétine par les rayons lumi-neux, un message nerveux est véhiculé par le nerf optique. Les voies visuelles se croisent auniveau du chiasma optique, puis les cellules nerveuses transmettent l’information à d’autresneurones par l’intermédiaire de synapses situées dans les corps genouillés latéraux. Les mes-sages nerveux arrivent ensuite dans les aires visuelles du cortex cérébral. (Document 3)Le cerveau permet l’interprétation de l’image et la perception visuelle résulte de la collabora-tion entre plusieurs aires spécialisées du cortex. Ainsi, l’apprentissage de la lecture nécessitela reconnaissance du mot, la mémoire, le langage...On a réalisé une IRMf (Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle) d’un sujet myopeafin de vérifier si le fonctionnement de son cerveau présente les mêmes zones d’activationqu’un sujet non myope. On observe que lorsque le patient observe un objet, les deux airesvisuelles de chacun des hémisphères sont activées au niveau du cortex de lamême façon qu’unsujet non myope, alors qu’en absence de stimulation (yeux fermés et aucune représentationvisuelle) ces aires ne sont pas activées. (Photos A et B document 3)Ainsi, la myopie n’est pas due à une anomalie du fonctionnement du cerveau.

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Sujet 1 | Corrigé

III. La correction de la myopie

Quelle correction apporter afin de corriger ce défaut ?L’œil myope est trop convergent donc le port de lunettes avec des verres concaves divergentsva corriger ce défaut en permettant la formation d’une image nette sur la rétine. Le verre estdonc épais sur les bords et fin au centre.

Conclusion

La myopie est un défaut de vision assez courant, caractérisé par un excès de convergence del’œil, mais un fonctionnement tout à fait normal du cerveau. La correction est réalisée facile-ment par le port de lunettes dont les verres sont divergents. Le port de lentilles est égalementpossible, et dans certains cas différentes techniques de chirurgie permettent d’apporter unecorrection soit au niveau de la cornée, soit au niveau du cristallin.

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Sujet 2, exploitation de documents

Inde, avril 2014, partie 3

L’affaire du pain maudit

Le 16 août 1951, une hystérie collective frappe Pont-Saint-Esprit, petit village paisibledu Gard. Tout commence par une mystérieuse intoxication alimentaire collective. Lessalles d’attente des deux médecins ne désemplissent pas. Près d’une vingtaine de ma-lades viennent consulter pour des problèmes digestifs : nausées, vomissements, frissons,bouffées de chaleur. Les jours suivants, les symptômes s’aggravent et mutent en criseshallucinatoires insupportables. Les comptes-rendus de l’époque décrivent la petite bour-gade comme un enfer dantesque. Transportés à l’hôpital sur des charrettes ou des voitures,les malades hurlent, gémissent et s’insultent. D’autres, la bave aux lèvres, terrorisés parle bruit des sirènes des ambulances, déambulent dans les rues. Bêtes immondes, chimèreset flashes colorés peuplent leurs délires, lorsque ce ne sont pas les flammes ou des voixd’outre-tombe.Pour expliquer l’ensemble des symptômes, on parle d’abord de pain infecté par l’ergotde seigle, sans pour autant parvenir à une certitude scientifique. D’autres hypothèses sesuccèdent parmi lesquelles celle d’un journaliste américain, qui prétendra avoir percé lemystère.Selon lui, la CIA (l’Agence Centrale du Renseignement Américain) se serait purement etsimplement servi de la population de Pont-Saint-Esprit pour étudier les effets de l’utili-sation du LSD comme nouvelle arme de guerre en pulvérisant cette drogue sur le villageet les champs de blé avoisinants.

Source : d’après www.lepoint.fr.

� Document 1

L’ergotisme

L’ergot (Claviceps purpurea) est un champignon qui infecte le seigle et d’autres céréales.Bien visible sur la plante en herbe où des grains se teintent en noir, l’ergot se transformeen poudre rouge lorsqu’il est écrasé par les meules, passant facilement inaperçu dans lafarine de seigle de teinte foncée.L’ergot produit une substance toxique, l’ergotamine, à l’origine d’intoxications graves.Les symptômes comprennent des crises de convulsions et des spasmes douloureux, desdiarrhées, des maux de tête, des nausées et des vomissements. Il peut exister des halluci-nations visuelles et auditives.

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Sujet 2 | Énoncé

Modèle moléculaire de l’ergotamine (obtenu avec le logiciel rastop)

� Document 2

La transmission du message nerveux au niveau des voies visuelles

Document 2. a) : Trajet du message nerveux

Une molécule, la sérotonine, est présente au niveau du relais cérébral.

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Sujet 2 | Énoncé

Document 2. b) : Modèle moléculaire d’une molécule de sérotonine fixée à sonrécepteur spécifique (en grisé) situé sur le neurone B

Document 2. c) : Photo prise au niveau d’une synapse située dans le relais cérébral(microscope électronique : G X 10 000)

� Document 3

Le LSD (acide lysergique diéthylamide)

Le LSD dont le modèle moléculaire est représenté ci-dessous, est une drogue de synthèseresponsable d’hallucinations visuelles et auditives, ainsi que des troubles locomoteurset respiratoires accompagnés de nausées et de vertiges. Elle est responsable de troublespsychiatriques et peut déclencher des maladies mentales durables dès la première prise.

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Sujet 2 | Énoncé

Questions

1 On s’intéresse au mode d’action de la sérotonine dans le cerveau.

L’étude du document 3 permet d’affirmer que la sérotonine :

Cocher la proposition exacte.

⇤ transmet en continu le message nerveux visuel du neurone A vers le neurone B.

⇤ stoppe la transmission d’un message nerveux visuel en se fixant sur le neurone A.

⇤ transmet le message nerveux visuel en se fixant au niveau de la membrane du neurone B.

⇤ stoppe la transmission du message nerveux visuel une fois libérée dans l’espace entre lesneurones A et B.

Regardez avec attention le positionnement des neurones A et B, la localisation des ré-cepteurs à la sérotonine et déterminez le sens de la transmission du message nerveux enrepérant les vésicules contenant la sérotonine qui se situent toujours dans l’élément pré-synaptique.

2 Dans la littérature scientifique évoquant les conséquences de l’usage de drogues, le phé-nomène de « flash-back » est souvent évoqué.

Le « flash-back » est :

Cocher la proposition exacte.

⇤ une réapparition des effets du LSD plusieurs jours voire mois après sa consommation.

⇤ observable seulement lorsque la drogue consommée est du LSD.

⇤ sans impact sur le fonctionnement de l’organisme lors de la première consommationde LSD.

⇤ la conséquence de l’élimination totale par l’organisme du LSD consommé.

Lisez bien le document 3 qui vous apporte des indications concernant le phénomène de« flash-back ».

3 Actuellement, le mystère sur le pain maudit de Pont-Saint-Esprit reste entier. Aucune desdeux hypothèses n’a été validée.

Expliquez en quoi ces deux hypothèses étaient scientifiquement fondées.

Répondre en complétant si besoin tout ou partie des figures présentes ci-dessous.

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Sujet 2 | Énoncé

Il s’agit de justifier de l’action des deux molécules : l’ergotamine et le LSD sur le fonc-tionnement de la synapse à sérotonine située dans les relais cérébraux entre les neurones Aet B.Présentez tout d’abord les symptômes similaires provoqués par chaque molécule, puis uti-liser les documents et vos connaissances pour expliquer les perturbations résultant de l’ac-tion de ces deux molécules sur la synapse par rapport au fonctionnement normal. Mettreensuite en lien avec les symptômes observés.

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Sujet 2 | Corrigé

1 L’étude du document 3 permet d’affirmer que la sérotonine transmet le message nerveuxvisuel en se fixant au niveau de la membrane du neurone B.2 Le « flash-back » est une réapparition des effets du LSD plusieurs jours voire mois aprèssa consommation.3 Les deux hypothèses sont scientifiquement fondées puisque les symptômes résultant del’action de l’ergotamine, substance toxique produite par l’ergot du seigle, sont similaires àceux observés suite à la prise d’une drogue telle que le LSD : nausées, vertiges, hallucinationsvisuelles et auditives, délires... (documents 1 et 3) Mais quelle est l’action de ces moléculesqui explique ces symptômes ?Dans les relais cérébraux, les neurones A en provenance du nerf optique entrent en connexionavec les neurones B au niveau des synapses à sérotonine, puis les neurones B prolongent leursaxones jusqu’au cortex cérébral (document 3. a).Les récepteurs à sérotonine sont situés sur la membrane du neurone postsynaptique. Unepartie de la molécule de sérotonine a une forme complémentaire au récepteur, ce qui permetsa fixation (document 3. b).Dans le cas d’un fonctionnement normal de la synapse, les vésicules contenant la sérotonine,situées dans l’élément présynatique (neurone A) libèrent leur contenu par exocytose suiteà l’arrivée d’un message nerveux (document 3. c). Le neurotransmetteur se fixe alors surles récepteurs postsynaptiques, ce qui déclenche un message nerveux dans le neurone B. Latransmission du message se fait alors correctement. Le neurotransmetteur est ensuite détruitou recapturé par l’élément présynaptique permettant l’arrêt de la stimulation post-synaptique.L’observation des modèles moléculaires de l’ergotamine, de la sérotonine et du LSD montredes similitudes pour une partie des molécules qui correspondent à la zone de fixation sur lesrécepteurs postsynaptiques (voir les zones colorées sur les molécules et la représentation durécepteur). Ainsi, l’ergotamine et le LSD peuvent se fixer sur les récepteurs à la place de lasérotonine et perturber le fonctionnement de la synapse.Les hallucinations visuelles observées laissent penser que l’ergotamine et le LSD provoquentla stimulation des neurones B, simulant l’arrivée d’un message nerveux qui n’existe pas. Leuraction peut se reproduire plusieurs jours ou mois après la prise de la drogue provoquant lephénomène de « flash-back ».Ainsi les deux hypothèses sont scientifiquement fondées.

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Émirats arabes unis, juin 2013, partie 2

� Document 1

« Pourquoi diable dit-on « jeter un coup d’œil » ou « foudroyer du regard » ? Les bizar-reries de la langue française rappellent une vieille controverse : comment fonctionne lavision ?Et quel est son « sens » : de l’œil à l’objet ou de l’objet à l’œil ? La dispute scientifiqueremonte à l’Antiquité. En lice : deux théories, connues sous les noms d’intromission etd’émission. La première, assignant à l’œil un rôle passif, décrivait le phénomène de lavision par un quelque chose allant de l’objet à l’œil. La seconde, octroyant à l’œil un rôleplus actif, expliquait la vision par un quelque chose allant de l’œil à l’objet.Pour les mathématiciens Euclide et Ptolémée, tenants de l’émission, des rayons visuelsjaillissaient de la pupille pour partir à la rencontre de l’objet. Pour les partisans de l’émis-sion, l’existence d’un feu oculaire était une croyance tenace, corroborée par l’observationde l’œil des félins, qui luisait dans l’obscurité, et par l’existence de sensations lumineusessurgissant dans l’œil à l’occasion d’un choc ou d’un traumatisme.À l’encontre de la thèse de l’émission, en revanche, s’inscrivait l’absence de vision noc-turne. Un œil émetteur aurait dû être en mesure de remplir ses fonctions même dans l’obs-curité.La mise en évidence du rôle de la lumière en tant qu’agent de la sensation visuelle al-lait émerger à la charnière du Xe et du XIe siècle, grâce au mathématicien, physicien etastronome arabe Al-Hasan ibn al-Haytham appelé encore Alhazen. Ses réflexions et ex-périences l’amenèrent à condamner sans appel la théorie de l’émission.Ce fut ensuite grâce à un astronome allemand, Johannes Kepler, que la théorie de l’in-tromission allait marquer un point de plus, en 1604. Il montra que le cristallin, milieutransparent, se substituait à une lentille et que la rétine tenait lieu d’écran et se révélaitainsi véritable agent sensoriel. L’image rétinienne fut effectivement observée quelquesannées plus tard, en 1625, par le jésuite allemand Christoph Scheiner. Ce dernier avaitpratiqué une petite ouverture au fond de l’œil d’un bovin mort, de manière à dégager larétine. À travers cette ouverture, il observa une image renversée des objets à l’entour. »

Source : extrait d’un article de La Recherche, juillet-août 2010.

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Sujet 3 | Énoncé

Questions

1 Le document présente deux théories opposées sur la propagation des rayons lumineux.Nommer et représenter l’hypothèse de chacune de ces théories sous la forme d’un schémasimplifié. Quelle théorie Alhazen a-t-il défendue ?2 À l’aide du document, expliquer pourquoi Kepler a joué un rôle capital dans la compré-hension de la conception de la vision.3 À notre époque, le physicien utilise le « modèle réduit de l’œil » pour expliquer le principede fonctionnement de l’œil en tant « qu’instrument d’optique ». Quels sont les deux élémentsindispensables qu’il associe à ceux de l’œil réel ?4 Compléter le schéma et justifier l’observation du jésuite allemand Christoph Scheiner enconstruisant l’image A’B’ de l’objet AB.

5 Les expressions « jeter un coup d’œil » ou « foudroyer du regard » ont-elles une réalitéphysique ? Justifier.


Ce sujet présente, dans un seul document, les deux théories de la vision proposées durantl’antiquité : la théorie de l’émission établie par Euclide et Ptolémée et la théorie de l’in-tromission proposée par Aristote. Les cinq questions visent à confronter ces théories auxdécouvertes des chercheurs qui ont suivies : Alhazen, Kepler et Scheiner, qui ont permis lacompréhension actuelle de la vision. L’œil est alors envisagé comme un système optique.


Se limiter aux seules informations du document sans apport de connaissances. Il est in-dispensable de montrer vos connaissances sur l’anatomie de l’œil et son fonctionnementoptique en complément des données apportées par le texte.


1. Lire attentivement le document proposé et surligner les idées importantes lors de cettepremière lecture.2. Pour chaque question, relire le texte et repérer le passage qui vous intéresse.

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Sujet 3 | Corrigé

1 Les penseurs de l’Antiquité développent deux théories :Euclide et Ptolémée émettent la théorie de l’émission, qui considère que des rayons jaillissentde la pupille pour aller à la rencontre de l’objet. Une sorte de « feu oculaire » qui résultaitde l’observation des yeux de félins qui luisent dans l’obscurité. L’œil aurait un rôle actif.Néanmoins l’absence de vision nocturne va à l’encontre de cette théorie.On peut la représenter ainsi :

En revanche, la théorie de l’intromission appuyée par Aristote considère la vision commel’entrée dans l’œil d’une image qui garde la forme de l’objet et qui vient jusqu’à l’œil. L’œilapparaît comme passif.On peut la représenter ainsi :

Alhazen a défendu la théorie de l’intromission et a condamné la théorie de l’émission.2 Kepler a permis d’avancer dans la compréhension du mécanisme de la vision en montrantque le cristallin joue le rôle d’une lentille et que la rétine constituait un écran qui assure un rôlesensoriel. Le cristallin, élément transparent, de forme biconvexe est traversé par la lumière.Il est capable de se déformer et oriente les rayons sur la rétine.Ainsi, on pouvait écarter la théorie de l’émission et s’orienter vers la théorie de l’intromission.3 Pour modéliser le système optique que constitue l’œil, le physicien utilise une lentille quireprésente le cristallin, un écran simulant la rétine. Il peut placer un objet devant le dispositifafin de voir comment se forme l’image de l’objet sur l’écran.

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Sujet 3 | Corrigé

4

L’image A’B’ se forme de façon inversée sur la rétine par rapport à l’image AB en raison dela présence de la lentille qui dévie les rayons incidents.On confirme ainsi l’observation du jésuite Scheiner qui avait pratiqué une petite ouverture aufond de l’œil d’un bovin mort et observé l’image renversée des objets sur la rétine.5 L’expression « jeter un coup d’œil » signifie regarder rapidement quelque chose tandisque « foudroyer du regard », c’est regarder quelqu’un de façon intense avec désapprobationcomme si la foudre allait frapper la personne. Ces expressions donnent l’impression que l’œilenvoie des rayons comme dans la théorie de l’émission émise par Euclide et Ptolémée. Or,nous avons vu qu’il n’en est rien puisque ce sont en fait les rayons lumineux qui parviennentà l’œil, véritable système optique constitué d’une lentille, du cristallin et d’une membrane, larétine, constituée de photorécepteurs sensibles à la lumière.

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Liban, mai 2013, partie 2

La tenture de l’Apocalypse d’Angers est une représentation de l’Apocalypse de Jean réali-sée à la fin du XIVe siècle. L’ensemble, initialement composé de sept pièces, dont six sontconservées, est exposé dans une des galeries du château d’Angers.

� Document 1

La tenture de l’Apocalypse d’Angers

Les coloris mis en œuvre, lors de la conception de la tenture, sont issus des teinturesvégétales : la gaude (plante à fleurs jaunâtres) pour le jaune, la guède (plante de la familledes Brassicacées) pour le bleu pastel, la garance (plante herbacée) pour le rouge. Maisles pigments utilisés au Moyen Âge tiennent peu dans le temps, beaucoup moins que lespigments chimiques utilisés à partir du XIXe siècle.En 1867, la tenture de l’Apocalypse d’Angers est mise à l’abri à l’occasion de l’Expositionuniverselle. Malheureusement les pigments naturels du XIVe siècle n’ont pas survécu.Une grande variété de verts a été utilisée pour cette tenture. Cependant ces derniers ontviré au bleu plus ou moins foncé. C’est que le vert est constitué d’un mélange de cyan etde jaune.En 1982 la galerie d’exposition est réaménagée : l’éclairage de la tenture est limité à40 lux. Aujourd’hui, la tenture est conservée dans un lieu sombre, à une températureconstante (19 °C) et avec un degré d’hygrométrie maîtrisé, pour mieux la protéger.Source : d’après Liliane Delwasse, La tenture de l’Apocalypse d’Angers, Éditions du Patrimoine.

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Sujet 4 | Énoncé

� Document 2

Pigments et colorants

Pigment : substance à l’état sec, généralement en poudre fine, pratiquement insolubledans les milieux de suspension usuels, utilisée en raison de son pouvoir colorant ou deson pouvoir opacifiant élevé, en particulier dans les préparations de peintures ou d’enduitsde protection et de décoration.Colorant : espèce soluble dans un milieu qu’elle colore.

Source : d’après www.larousse.fr/encyclopedie.

� Document 3

Cercle chromatique

Questions

1 D’après les documents, donner la raison pour laquelle on a remplacé à partir du XIXe siècleles pigments naturels par des pigments de synthèse.2 On s’intéresse à la détérioration des couleurs de la tenture.Parmi les propositions suivantes, le paramètre qui n’est pas impliqué dans la détérioration descouleurs de la tenture est :

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Sujet 4 | Énoncé

Cocher uniquement la réponse exacte.⇤ la température.⇤ la pression.⇤ l’hygrométrie.⇤ la luminosité.3 On s’intéresse aux colorants présents dans un mélange. Pour déterminer la présence decolorants dans un mélange liquide et homogène, on peut réaliser :Cocher uniquement la réponse exacte.⇤ une décantation.⇤ une filtration.⇤ une chromatographie.⇤ une macération.4 Dans le document 1, il est écrit au sujet des couleurs de la tenture : « Le vert est constituéd’un mélange de cyan et de jaune. » Indiquer le type de synthèse de couleurs dont il estquestion.

Attention à ne pas confondre synthèse additive et synthèse soustractive.5 On s’intéresse à la couleur de la tenture éclairée.Éclairé en lumière verte, le bleu de la tenture apparaît :Cocher uniquement la réponse exacte.⇤ bleu.⇤ vert.⇤ cyan.⇤ noir.


À partir de l’exemple de la tenture de l’Apocalypse d’Angers réalisée au XIVe siècle, cesujet soulève les problèmes de la coloration par les pigments naturels, des raisons de ladétérioration des couleurs de la tenture au cours du temps ainsi que de la réalisation descouleurs par le peintre et de l’effet de l’éclairage. Il comporte cinq questions dont troissont sous la forme de réponse à cocher.


Une précipitation à répondre aux questions dont les réponses sont à cocher. Prendre bienle temps de réfléchir afin de cocher avec assurance la bonne réponse.


Les documents apportent des informations qui vous aident dans les réponses aux ques-tions. Il faut tout d’abord les lire attentivement, puis noter au brouillon les points essen-tiels.

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Sujet 4 | Corrigé

1 La tenture de l’Apocalypse d’Angers date du XIVe siècle. Les coloris ont été réalisés à partirde pigments naturels provenant de minéraux ou de plantes... Par exemple, le jaune provientde la gaude, le bleu pastel de la guède, le rouge de la garance.Malheureusement ces pigments tiennent peu dans le temps. Ainsi, les verts de la tenture ontviré au bleu. Les teintes d’origine n’ont pas pu être conservées.Différents paramètres (la lumière, l’humidité, le pH, la température) peuvent influer sur lespigments. Les conditions de conservation sont donc désormais très contrôlées et la tentureest exposée dans un lieu sombre, à une température de 19°C et avec un degré d’hygrométriemaîtrisé.À partir du XIXe siècle, les artistes utilisent les pigments de synthèse réalisés dans des usines,par exemple l’alizarine ou l’indigo qui présentent une meilleure stabilité que les pigmentsnaturels.2 Le paramètre qui n’est pas impliqué dans la détérioration des couleurs de la tenture est lapression.3 Pour déterminer la présence de colorants dans un mélange liquide et homogène, on peutréaliser une chromatographie.4 Le peintre dépose des pigments colorés qui absorbent une partie de la lumière visible. Lescouleurs primaires sont celles qui absorbent une des trois composantes de la lumière, le cyanabsorbe le rouge, le magenta absorbe le vert et le jaune absorbe le bleu.Ainsi en synthèse soustractive, le mélange du cyan et du jaune en quantités égales donne duvert puisque les lumières rouge et bleue sont absorbées.Le cercle chromatique est une représentation conventionnelle des couleurs. Il permet de re-trouver les lumières complémentaires absorbées puisqu’elles sont disposées à l’opposé sur lecercle.5 Éclairé en lumière verte, le bleu de la tenture apparaît noir.

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Polynésie, juin 2013, partie 2

� Document 1

Environ 153 millions de personnes dans le monde auraient besoin de lunettes mais n’yont pas accès, selon l’Organisation Mondiale de la Santé. L’un des freins est le manquede personnel qualifié : on compte environ un ophtalmologiste pour 8 000 habitants enEurope, mais un pour huit millions au Mali. Face à cette carence, le physicien britanniqueJoshua Silver, de l’université d’Oxford, a imaginé des lunettes dont le réglage est effectuépar leur porteur et permet de corriger la myopie, l’hypermétropie et la presbytie.

Source : d’après un article paru dans Le Monde du 08/10/2011.

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Sujet 5 | Énoncé

Questions

1 On s’intéresse aux « lentilles » représentées sur les figures A et B.La lentille de la figure A est :Cocher uniquement la réponse exacte.⇤ divergente et sa représentation symbolique est :

⇤ divergente et sa représentation symbolique est :

⇤ convergente et sa représentation symbolique est :

⇤ convergente et sa représentation symbolique est :

2 Défaut de visionOn schématise l’œil d’un adolescent présentant un défaut de vision :

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Sujet 5 | Énoncé

a) Préciser de quel défaut il s’agit, puis faire une phrase avec le mot « convergent » pourdécrire ce défaut.b) Indiquer s’il faut creuser ou gonfler la membrane de la lunette autofocus pour corriger cedéfaut de vision.3 Caractérisation d’une lentilleOn considère une lentille notée L1, de vergence V1 = +2 � et une lentille L2, de ver-gence V2 = � 2 �.a) Donner le nom de l’unité représentée par le symbole �.b) Préciser laquelle des deux lentilles correspond à celle de la figure B du document.4 On s’intéresse à la lentille de la figure B. La figure B représente une correction pour undéfaut de vision correspondant à un œil :Cocher uniquement la réponse exacte.⇤ hypermétrope.⇤ emmétrope.⇤ presbyte.⇤ myope.5 Correction de la presbytieLa presbytie gêne la vision des objets proches, pour les adultes d’un certain âge : l’accom-modation devient imparfaite, le cristallin n’est plus assez convergent.a) Schématisation du défautCompléter le schéma pour montrer un défaut de presbytie.

b) Expliquer s’il faut gonfler ou creuser la membrane de la lunette autofocus pour corriger cedéfaut de vision.c) Nommer un autre défaut de l’œil pour lequel on devrait effectuer le même réglage deslunettes autofocus.

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Sujet 5 | Énoncé


Il se compose d’un seul document présentant la lunette autofocus et les caractéristiques deses lentilles dont la forme varie en fonction de la quantité de silicone qu’elles contiennent.Les questions concernent les lentilles et les défauts de vision.


Des réponses trop succinctes qui seraient incomplètes. Veillez à répondre de façon claireet précise à chacune des questions.

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Sujet 5 | Corrigé

1 La lentille de la figure A est convergente et sa représentation est l.2 a) Le défaut observé est la myopie puisque l’image de la bougie se forme en avant de larétine, traduisant un manque de convergence de l’œil.b) Il faut creuser la membrane de la lunette autofocus afin de créer une lentille divergente quicompensera le défaut de l’œil.3 a) L’unité représentée par le symbole � est la dioptrie.b) La figure B du document représente une lentille divergente qui a donc une vergence néga-tive. C’est la lentille L2 qui correspond à la figure B.4 La figure B représente une correction pour un défaut de vision correspondant à un œilmyope.5 a) Le point F’ se forme en arrière de l’œil.

b) Il faut gonfler la lentille afin d’obtenir une lentille convergente dont le centre sera épais etles bords minces. Cette lentille permettra de ramener l’image de l’objet sur la rétine.c) L’hypermétropie est également corrigée par des lentilles convergentes puisqu’il s’agit d’undéfaut de convergence de l’œil, où l’image se forme en arrière de la rétine.

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Amérique du Nord, juin 2013, partie 2

Une élève de première regarde avec une loupe l’écran de son ordinateur. Elle est étonnée deconstater qu’il est constitué de petits points rouges, verts et bleus. Pour comprendre commentson écran d’ordinateur reproduit toutes les couleurs avec des points rouges, verts et bleusalors que son imprimante utilise des cartouches de couleur cyan, magenta et jaune, elle sedocumente sur les différentes synthèses des couleurs et elle effectue des expériences lorsd’une séance d’enseignement scientifique.

� Document 1

Restitution des couleurs

De très nombreux objets de notre vie quotidienne (téléviseurs, ordinateurs, téléphonesportables...) possèdent des écrans plats en couleur. Si la technologie varie d’un écranà l’autre (affichage à cristaux liquides LCD, plasma...), le principe utilisé est toujoursle même : chaque point de l’image est formé de trois luminophores qui produisent deslumières rouge, verte et bleue avec des intensités différentes. Ces luminophores sont tropproches les uns des autres pour que l’œil puisse les distinguer. Le cerveau fait donc, pourchaque point, la synthèse des lumières reçues par l’œil.Les imprimantes couleurs possèdent trois cartouches de couleur cyan, magenta et jaunequi déposent l’encre (pour les imprimantes à jet d’encre) ou la poudre (pour les impri-mantes laser) pour créer toutes les couleurs.

� Document 2

Cercle chromatique

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Sujet 6 | Énoncé

Questions

1 Expliquer pourquoi un mélange des trois couleurs cyan, magenta et jaune dans les mêmesproportions permet d’obtenir du noir avec une imprimante à jet d’encre.2 L’élève de première effectue des expériences pour comprendre comment son écran d’or-dinateur et son imprimante reproduisent les couleurs. Elle dispose d’une source de lu-mière blanche, de trois lumières colorées (rouge, bleue et verte), de six filtres colorés (cyan,magenta, jaune, rouge, vert et bleu) et d’un écran blanc.a) Dans une première expérience, elle superpose les lumières colorées et observe les couleurssur l’écran. Elle note ses observations sur un schéma récapitulatif.Parmi les quatre propositions, choisir le schéma correspondant aux observations de l’élève.Cocher uniquement la réponse exacte.

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Sujet 6 | Énoncé

b) Elle souhaite faire une deuxième expérience avec la source de lumière blanche et des filtrescolorés pour comprendre comment son imprimante à jet d’encre reproduit la couleur rouge.Parmi les quatre propositions, choisir celle qui correspond à l’expérience que l’élève doitréaliser.Cocher uniquement la réponse exacte.Pour observer la couleur rouge sur l’écran elle doit superposer :⇤ le filtre jaune et le filtre magenta.⇤ le filtre bleu et le filtre vert.⇤ le filtre cyan et le filtre magenta.⇤ le filtre cyan et le filtre jaune.c) Elle s’aperçoit que sa trousse jaune apparaît rouge lorsqu’elle est éclairée avec de la lumièrerouge. Elle réalise alors une troisième expérience. Elle superpose les filtres jaune et rouge etles éclaire avec la source de lumière blanche. Elle constate que l’écran est rouge.Parmi les quatre propositions, choisir celle qui correspond à l’interprétation de l’expérience.Cocher uniquement la réponse exacte.L’élève observe la couleur rouge sur l’écran, car le filtre rouge laisse passer la lumière rougeet le filtre jaune laisse passer les lumières :⇤ bleue et verte.⇤ bleue, verte et rouge.⇤ rouge et verte.⇤ bleue et rouge.

�Procéder par étapes1. Pour les questions 2. a) et b), il n’est pas facile de mémoriser le résultat de la super-position des couleurs. Vous pouvez vous aider du document 2, le cercle chromatique, quiprésente la variation continue des couleurs : deux couleurs symétriques par rapport aucentre sont dites complémentaires.2. Pour la question 2. a), il s’agit d’une synthèse additive. Pour la question 2. b), la synthèseest soustractive, la superposition des deux filtres primaires donne naissance à la couleurcomplémentaire.

3 Préciser le type de synthèse des couleurs (additive ou soustractive) mis en jeu :a) lorsque « le cerveau fait la synthèse des lumières reçues par l’œil » face à un écran ;b) lors de l’utilisation d’une imprimante à jet d’encre.

Vos connaissances sur les synthèses soustractive et additive ont été mobilisées dans lesquestions précédentes. La synthèse soustractive a été expliquée dans la question 1 concer-nant l’imprimante à jet d’encre, vous pouvez donc être assez succinct et faire un renvoià la réponse à cette question si avez été très précis. Par contre, vous n’avez pas expliquéla synthèse additive qui intervient pour l’œil et le cerveau puisque vous avez coché lesbonnes réponses à la question 2, donc une explication plus approfondie est nécessaire.

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Sujet 6 | Corrigé

1 Les imprimantes à jet d’encre utilisent le principe de la synthèse soustractive. Ces im-primantes possèdent trois cartouches de couleurs : le cyan, le magenta et le jaune qui sont lestrois couleurs primaires pour la synthèse soustractive. Il s’agit d’un dépôt d’encre dans desproportions variables qui permet de créer toutes les couleurs.La synthèse soustractive consiste à combiner l’effet d’absorption de plusieurs couleurs afind’en obtenir une nouvelle.En absence de filtre sur le trajet d’une lumière blanche, toutes les couleurs sont réfléchies,l’écran est blanc. Si on dépose une couleur, toutes les couleurs sont absorbées, sauf celle quiest intercalée. Le filtre coloré absorbe ou soustrait une partie du spectre lumineux.Si on superpose plusieurs filtres (ou plusieurs couleurs), on obtient une nouvelle couleur.Par exemple la superposition de deux filtres, cyan et magenta, sur une surface blanche permetd’obtenir du bleu. La superposition du jaune et du cyan donne du vert et celle du jaune et dumagenta donne du rouge. Le bleu, le vert et le rouge sont les couleurs secondaires.Ainsi, c’est la superposition des couleurs primaires dans différentes proportions qui permetd’obtenir toutes les couleurs.La superposition des trois couleurs primaires (cyan, magenta et jaune) dans les mêmes pro-portions donne du noir, puisque l’on soustrait l’ensemble du spectre coloré.2 a) Le schéma juste est le schéma 4.b) Pour observer la couleur rouge sur l’écran elle doit superposer le filtre jaune et le filtremagenta.c) L’élève observe la couleur rouge sur l’écran, car le filtre rouge laisse passer la lumièrerouge et le filtre jaune laisse passer les lumières rouge et verte.3 a) La synthèse additive intervient lorsque l’œil perçoit les couleurs face à un écran.La rétine renferme trois types de cônes sensibles à trois longueurs d’onde différentes, le bleu,le vert ou le rouge (les couleurs primaires). Des messages nerveux sont envoyés au cerveau enfonction des stimulations de ces trois types de photorécepteurs. Une synthèse additive est réa-lisée, c’est-à-dire qu’en « additionnant » dans différentes proportions ces différentes couleurs,on obtient toutes les couleurs. Deux couleurs sont complémentaires si par synthèse additiveelles donnent du blanc. Le cercle chromatique, qui représente la succession des couleurs dansun cercle, permet de retrouver les couleurs complémentaires, disposées de façon symétriquepar rapport au centre.b) La synthèse soustractive est mise en jeu lors de l’utilisation d’une imprimante à jet d’encre.(Voir réponse détaillée à la question 1.)

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Pendant les vacances scolaires, la famille Martin décide de visiter cette grotte paléolithiquesituée sur la commune de Montignac en Dordogne. Surnommée la « chapelle Sixtine de l’artpariétal », l’âge de ses peintures est estimé entre 18 600 et 18 900 ans. Malheureusement,en arrivant sur place, les visiteurs s’aperçoivent qu’ils ne pourront accéder qu’au fac-similé :Lascaux II.

� Document 1

La palette des peintres de Lascaux

La palette des artistes d’art pariétal est relativement restreinte. Elle associe essentielle-ment le noir à l’éventail des couleurs chaudes, brun foncé, rouge et jaune.Les colorants minéraux utilisés, abondants dans la région de Lascaux, sont principalementl’oxyde de fer ou de manganèse et le charbon de bois. Ils furent utilisés sans charge, c’est-à-dire sans ajout de matière favorisant leur dispersion, sinon l’eau qui sert uniquement deliant.

Source : d’après www.lascaux.culture.fr et www.semitour.com.

� Document 2

De l’original au fac-similé...

En septembre 1940, quatre adolescents s’intéressent à « un trou de renard » censé ouvrir lavoie d’un souterrain, ils découvrent la grotte de Lascaux. L’importance de la découverteest inouïe, ce site d’art pariétal est très vite classé au titre des monuments historiques.

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Sujet 7 | Énoncé

En juillet 1948, après de lourds travaux qui détruisent notamment le cône d’éboulis pro-tecteur de l’entrée de la grotte, celle-ci est ouverte au public.En 1960, la grotte reçoit 100 000 visiteurs avec des pointes estivales à 1 800 personnespar jour.En mars 1963, après avoir reçu plus d’un million de visiteurs et au vu des nombreusesdégradations, la grotte est définitivement fermée au public.En juillet 1983, le fac-similé Lascaux ouvre et reçoit plus de 280 000 visiteurs par an.

Source : d’après www.lascaux.culture.fr.

� Document 3

� Document 4

Synthèse soustractive

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Sujet 7 | Énoncé

Questions

À l’aide des documents et de vos connaissances, répondre aux questions suivantes :

1 Proposer un terme pouvant judicieusement remplacer celui qui est souligné dans le docu-ment 1 en justifiant.2 Expliquer quelles sont les raisons pour lesquelles la famille Martin n’a pu visiter que lefac-similé de la grotte de Lascaux.3 Monsieur Martin a oublié de changer de lunettes et pénètre dans la grotte avec des lunettesde soleil adaptées à sa vue. L’éclairage étant faible, il est obligé de les enlever et ne peut doncpas profiter du spectacle offert par la salle des taureaux (document 3).Expliquer, en justifiant la réponse, quel est le défaut de vision de Monsieur Martin, en préci-sant quel type de verre peut le corriger.4 Pour garder un souvenir de sa visite, Nicolas, le fils de la famille Martin se fait photogra-phier devant l’entrée de la vraie grotte de Lascaux. Il porte ce jour-là un tee-shirt rouge. Dèsson retour à la maison, il imprime la photo.À l’aide du document 4, expliquer comment l’imprimante quadrichromique peut restituer surpapier la couleur du tee-shirt.


Le sujet comporte quatre questions en lien avec les documents, mais il nécessite desconnaissances de cours. L’art pariétal de la grotte de Lascaux est le point de départ pouraborder différents aspects du programme : les techniques de coloration, les problèmes deconservation des œuvres, un exemple d’anomalie de vision et la restitution des couleurspar les imprimantes quadrichromiques.


Un commentaire des documents sans apport de connaissances ; une confusion entre colo-rant et pigment ; une confusion entre lentille convergente et lentille divergente.


1. Avant de vous entraîner à faire ce sujet, n’hésitez pas à revoir votre cours concernant« la représentation visuelle du monde », puisque de nombreuses connaissances sont né-cessaires.2. Lire entièrement le sujet avant de commencer à répondre aux questions et noter aubrouillon les informations tirées de chaque document.3. Pour chaque question, utiliser tout d’abord les informations intéressantes du ou desdocuments, puis compléter votre réponse avec des explications précises en montrant vosconnaissances sur le sujet.

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Sujet 7 | Corrigé

1 Le mot colorant peut être remplacé par le terme pigment. Les substances colorantes utili-sées en peinture sont des pigments en suspension dans un liant.Le colorant est une espèce chimique soluble dans le milieu qu’il colore. Le pigment naturelou de synthèse est par contre insoluble. Il se présente sous forme de poudre colorée qui sedisperse dans le milieu qu’il colore. Il est souvent utilisé avec de l’eau qui constitue le liant.Le charbon de bois est d’origine organique et permet la couleur noir, les oxydes de fer ou demanganèse sont d’origine minérale et donnent des couleurs ocre, brun, noir.2 La famille Martin n’a pas pu visiter la grotte d’origine qui a été fermée au public. En effet,en raison de l’accroissement du nombre de visiteurs, les peintures rupestres s’altéraient d’oùla nécessité de construire un fac-similé et de préserver le site classé au titre des monumentshistoriques.La couleur des pigments dépend des éléments chimiques qui les constituent. Dans la grottede Lascaux, il s’agit de l’oxyde de fer ou de manganèse et le charbon de bois. La couleurd’un pigment peut être modifiée lorsque les paramètres de température et de pH changent.En 1948, le cône d’éboulis qui protégeait la grotte est détruit, modifiant la température et ledegré d’humidité à l’intérieur de celle-ci.De plus, le nombre de visiteurs augmentant année après année (de 100 000 à 1 million), latempérature de la grotte tend à augmenter tandis que l’humidité diminue et que le dioxydede carbone émis par la respiration réduit le pH, altérant les teintes des peintures rupestres.L’éclairage de la grotte peut également être un facteur de dégradation puisqu’il favorise ledéveloppement de végétaux qui réalisent la photosynthèse (algues, mousses, lichens...).La préservation des peintures originales a donc nécessité l’arrêt des visites par un public tropnombreux.3 D’après le document 3, Monsieur Martin a une vision floue des peintures de la salle destaureaux après avoir ôté ses lunettes.Le punctum proximum (PP), c’est-à-dire la position de l’objet la plus proche de l’œil pourlaquelle l’image formée sur la rétine est nette, et le punctum remotum (PR), position de l’objetla plus éloignée de l’œil pour laquelle l’image est encore nette, délimitent la zone de visiondistincte. Chez Monsieur Martin, cette zone est plus proche de l’œil et plus restreinte.Monsieur Martin estmyope. L’image de l’objet se forme en avant de la rétine. Cette anomaliepeut être corrigée par des lentilles divergentes qui permettent de former l’image de l’objetsur la rétine.4 L’imprimante quadrichromique utilise les quatre couleurs : magenta, jaune, cyan et noir.Le magenta, le cyan et le jaune sont les trois couleurs primaires en synthèse soustractive. Sion superpose ces trois couleurs sur le trajet de la lumière blanche, on supprime la transmissionde la lumière et on obtient le noir. Pour obtenir différentes couleurs, on soustrait à la lumièreblanche les trois couleurs primaires dans différentes proportions.Nicolas a un tee-shirt rouge. La superposition d’encre magenta et jaune permet d’obtenir unecouleur rouge (document 4). Alors, seule la lumière de couleur rouge passe.L’encre noire est utilisée pour obtenir les différentes nuances de gris.

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Polynésie, septembre 2013, partie 1

Au début du XXe siècle, un ophtalmologue a soigné le peintre impressionniste ClaudeMonet, qui souffrait de cataracte.Après son opération, Monet lui écrit : « Je lis certes non sans mal, mais cette diminutionde vision dehors n’est pas sans m’inquiéter. Songez que, dans quelques jours, il y aurasix mois de la première opération. Ce n’est guère encourageant et je dois vous l’avouer,cette opération, je la regrette bien. »

Source : lettre extraite de : www.biusante.parisdescartes.fr/.

� Document 1

La cataracte de Monet et les conséquences sur son œuvre

« La nuit s’abat progressivement sur l’œuvre de Monet, de 1910 à 1923. Ses œuvress’obscurcissent, les contours s’estompent et certaines couleurs disparaissent. Unemaladiede la vision plonge jour après jour davantage le peintre dans les ténèbres. [...]Le monde à peindre n’est pas composé d’objets, il n’est rien d’autre qu’un patchworklumineux et coloré. Ironiquement, Monet allait se rendre compte de la différence entre lathéorie et l’expérience directe lorsqu’il commença à perdre la vue. Victime de cataracte,le peintre vit sonmonde se voiler d’année en année, perdant progressivement les principesclés du mouvement qu’il avait inauguré : la lumière et les couleurs.Maladie liée à l’âge, la cataracte est une opacification du cristallin. [...] Le cristallin perdprogressivement sa transparence, jusqu’à ce qu’il finisse par absorber complètement lalumière. En 1911 déjà, il dit avoir « constaté avec terreur qu’il ne voyait plus rien de l’œildroit ». [...] Il écrit : « Ma mauvaise vue signifie que je vois tout comme au travers d’unbrouillard. » [...] Sa rencontre avec l’ophtalmologue Charles Coutela fut déterminante.Celui-ci commence par prescrire au peintre des gouttes qui ont pour effet de dilater la pu-pille. Ce faisant, Monet peut « voir » autour du voile de la cataracte. Grâce à ce traitement,la pupille se dilate à un tel point que son diamètre dépasse celui du cristallin opacifié, sibien que la lumière parvient à passer et à impressionner la rétine. Cette solution ne fonc-tionne toutefois qu’un temps et l’opération ne peut plus être évitée [...]. »

Source : d’après Sébastien Diémoz, Maux d’artistes, ce que disent les œuvres, Belin, 2010.

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Sujet 8 | Énoncé

� Document 2

Document 2. a) : Fonctionnement de la pupille

La pupille est l’orifice situé au milieu de l’iris. Elle nous apparaît noire étant donné quela majorité de la lumière entrant à l’intérieur de l’œil est absorbée. La variation du dia-mètre de la pupille est contrôlée par des mouvements involontaires de contraction et derelâchement du muscle de l’iris. Ces mouvements permettent de réguler l’intensité de lalumière entrant dans l’œil.

Document 2. b) : Description de l’opération de la cataracte

À l’époque de Monet, l’opération consistait à retirer le cristallin mécaniquement en prati-quant une incision dans la cornée et en retirant la lentille en entier. Aujourd’hui, on utilisede plus en plus une sonde à ultrasons qui fragmente le cristallin, qui peut être retiré defaçon moins invasive. Il faut ensuite insérer un implant oculaire, lentille de plexiglas,d’hydrogel ou de silicone. Aujourd’hui, dans 90 % des cas, l’amélioration de la vision estnotable après une opération de la cataracte.

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Sujet 8 | Énoncé

� Document 3

Intensité minimale de stimulation des photorécepteurs en fonction de la longueurd’onde

On soumet chaque type de photorécepteur à des rayonnements lumineux de longueursd’ondes différentes et on mesure l’intensité lumineuse à partir de laquelle il réagit. Lesdonnées obtenues permettent de construire le graphique suivant :


Donnez les raisons pour lesquelles les gouttes prescrites à Monet, puis l’opération de la ca-taracte qu’il a subie, n’ont pu apporter qu’une amélioration limitée de sa vision, et expliquezen quoi le traitement actuel est plus efficace.Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connais-sances (qui intègrent, entre autres, les connaissances acquises dans différents champs disci-plinaires).

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Sujet 8 | Énoncé


Ce sujet aborde le problème de la cataracte et de l’évolution des traitements en lien avecl’amélioration des connaissances concernant les mécanismes de la vision et des techniquesopératoires. Il s’agit d’expliquer que les traitements proposés au peintre Monet ont été in-satisfaisants parce qu’ils n’ont pas permis de rétablir le fonctionnement normal de l’œiltandis que les techniques chirurgicales actuelles permettent d’insérer un implant qui rem-place le cristallin défectueux. Les documents sont un appui pour amener vos connais-sances sur le fonctionnent de l’œil.


Traiter les documents les uns après les autres sans puiser progressivement les informationsutiles à votre argumentation.Oublier de mettre en lien les structures anatomiques et leur fonction dans le mécanisme dela vision : la perception des couleurs (les cônes), la sensibilité à la lumière (les bâtonnets),l’accommodation pour la formation d’une image nette (le cristallin).


1. Lire les documents et surligner les éléments importants.2. Noter les points à traiter au brouillon, les numéroter pour élaborer votre plan.Proposition de plan :L’introduction présente la problématique et le plan : pourquoi le traitement proposé audébut du XXe siècle à Monet était-il inefficace ? Comment cela a t-il été solutionné par letraitement actuel ?Le développement aborde les différents points dans un ordre qui peut varier :– la cataracte : une opacification du cristallin liée à l’âge et ses conséquences sur la vi-sion ;

– l’œil : un système optique et la formation d’une image nette ;– inefficacité du traitement du début du XXe siècle : gouttes et retrait du cristallin ;– les solutions du traitement actuel : l’implant.La conclusion reprend succinctement la réponse à la problématique : l’implant remplacele cristallin défectueux et permet la stimulation des photorécepteurs de la rétine et l’ac-commodation.3. Rédiger en suivant la trame de votre brouillon.

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Sujet 8 | Corrigé

Introduction

Le peintre Monet a vu sa vision se réduire avec l’âge en raison d’un problème de cataracte,c’est-à-dire une opacification du cristallin, qui a entraîné une perte de la vision de la lumièreet des couleurs. Cependant, au début du XXe siècle les traitements proposés n’ont pas permisà Monet de recouvrir une vision de bonne qualité. Son témoignage traduit son désarroi etson inquiétude puisque la réalisation de ses œuvres implique une bonne vision : « [...] cettediminution de vision n’est pas sans m’inquiéter. Songez que, dans quelques jours, il y aurasix mois de la première opération. Ce n’est guère encourageant et je dois vous l’avouer, cetteopération, je la regrette bien. »Après avoir expliqué les raisons de cette inefficacité en lien avec le fonctionnement normalde l’œil, nous verrons que les solutions actuelles de la médecine soignent efficacement lespatients.

I. Un traitement inefficace pour résoudre le problème de la cataracte

Le traitement proposé par le médecin consista dans un premier temps à donner des gouttes,qui avaient pour fonction de dilater la pupille afin que son diamètre soit supérieur à celui ducristallin, permettant aux rayons lumineux de parvenir jusqu’à la rétine.Dans un deuxième temps, l’opération s’est avérée indispensable puisque la vision de Monetse réduisait encore. Les techniques opératoires de l’époque entraînent des lésions de la cornéequi est fortement incisée afin de prélever le cristallin (document 2. b). Dépourvu de cristallin,l’œil de Monet n’est plus aveugle, mais sa vision reste floue.Les connaissances actuelles sur le fonctionnement de l’œil nous permettent de comprendrepourquoi ce traitement est insuffisant.

II. L’œil : un système optique

Comment se forment des images nettes et colorées sur la rétine ?La cataracte est une opacification du cristallin, c’est-à-dire une perte progressive de sa trans-parence. La lumière ne peut plus traverser le cristallin jusqu’à la rétine et stimuler les photo-récepteurs. La personne perd progressivement la vue, à la fois la lumière et la couleur, et peutdevenir aveugle. Monet indique bien : « Ma mauvaise vue signifie que je vois tout comme autravers d’un brouillard. » (document 1).Le cristallin joue le rôle de lentille convergente (document 2. a) permettant la formation d’uneimage nette sur la rétine. En absence de cristallin, les rayons ne peuvent converger au niveaude la fovéa. En fonction de l’éloignement de l’objet, l’accommodation se réalise grâce àla déformation du cristallin sous l’action de la contraction ou du relâchement des musclesciliaires qui le soutiennent. Sa courbure (ou vergence) est modifiée, permettant une visionnette des objets situés à différentes distances.La rétine renferme les cellules photoréceptrices, les bâtonnets et les cônes qui perçoivent lesrayons lumineux. Les bâtonnets sont sensibles à de faibles intensités lumineuses, environ 1 lux

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Sujet 8 | Corrigé

pour une longueur d’onde de 500 nm. Il existe trois sortes de cônes sensibles à différenteslongueurs d’onde : 450, 540 et 580 nm pour des intensités lumineuses plus élevées ; 104 et105 lux environ (document 3).Ces trois longueurs d’onde correspondent au trois couleurs primaires, bleu, vert et rouge per-mettant d’obtenir toutes les couleurs par synthèse dans le cerveau. Les cônes sont donc res-ponsables de la vision des couleurs.La stimulation des photorécepteurs permet la naissance d’un message nerveux, véhiculé parles nerfs optiques jusqu’au cerveau où il aboutit dans les aires visuelles du cortex. Le cerveautraite les messages visuels et l’interaction avec d’autres aires (langage, mémoire...) permet laperception visuelle.Ces connaissances sur les mécanismes de la vision nous permettent de comprendre que lesgouttes qui dilatent la pupille n’apportent pas de solution à l’opacification progressive ducristallin et sa suppression, même si elle permet l’entrée des rayons du soleil et la stimulationde la rétine, ôte toute possibilité d’accommodation donc d’image nette.

III. Efficacité du traitement actuel

Grâce aux instruments de précision, les chirurgiens actuels peuvent réduire au maximum lesincisions réalisées dans la cornée et l’éclatement du cristallin par ultrasons réduit son volumeet facilite son retrait.Le rétablissement d’une bonne vision pour le patient nécessite la mise en place d’un implantoculaire, qui remplace le cristallin dans sa fonction d’accommodation pour la formation d’uneimage nette sur la rétine. C’est une lentille en Plexiglas, hydrogel ou silicone. Celle-ci a lacapacité de se déformer. En absence d’implant, l’accommodation ne serait pas possible.

Conclusion

Monet n’a pas pu bénéficier d’un traitement adéquat pour guérir de sa cataracte, ce qui a eudes conséquences fâcheuses pour la réalisation de ses tableaux. À l’heure actuelle, grâce auxprogrès scientifiques, l’efficacité du traitement de la cataracte consiste à ôter le cristallin et àle remplacer par un implant qui pourra rétablir le fonctionnement normal de l’œil.

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Sujet national, juin 2014, partie 1

� Document 1

La DMLA

La rétine, qui tapisse toute la partie postérieure de l’oeil, reçoit la lumière et la trans-forme en influx nerveux grâce aux photorécepteurs (les cônes et les bâtonnets) transmisau cerveau par le nerf optique.La Dégénérescence Maculaire Liée à l’Âge (DMLA) est une maladie liée à un vieillis-sement de la zone centrale de la rétine, appelée macula, dédiée à la vision précise enparticulier utile pour la lecture. En revanche, la rétine périphérique n’est pas atteinte dansla DMLA, même à un stade tardif de la maladie, permettant une vision sur les côtés in-dispensable pour s’orienter dans l’espace. La DMLA se manifeste par les symptômessuivants : baisse de l’acuité visuelle, vision déformée, apparition d’une tache centrale.La DMLA est fréquente dans les pays développés où elle est devenue la première causede baisse sévère de la vision en raison du vieillissement de la population. Si la DMLAsurvient à partir de 50 ans, la moyenne d’âge des patients se situe autour de 80 ans. EnFrance, on estime qu’un million de personnes sont atteintes par la maladie. Les formes lesplus sévères avec une baisse visuelle grave concernent environ 200 000 patients. D’aprèsles estimations sur le vieillissement de la population, ces chiffres devraient doubler d’ici2020.

Source : d’après www.association-dmla.com/dmla.php.

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Sujet 9 | Énoncé

� Document 2

Distribution des photorécepteurs et de l’acuité visuelle dans la rétine de l’œil gauche

Source : d’après le Manuel scolaire Sciences 1res ES-L, Éditions Nathan, 2011.

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Sujet 9 | Énoncé

� Document 3

L’implant rétinien

Avec les dispositifs actuels d’implants, la vision que recouvrent les patients est forcémentpartielle et grossière. Ils ne voient qu’en noir et blanc, et distinguent surtout des formeset des couleurs très contrastées. Comme le capteur ne recouvre pas toute la surface dela rétine, mais seulement une zone de 3 mm de côté, leur champ de vision est réduit àl’équivalent d’une pochette de CD tenue à bout de bras.Malgré ces limitations, ces premiers succès sont très encourageants pour ceux qui ontperdu la vue à la suite d’une rétinopathie pigmentaire, une maladie dégénérative qui dé-truit les cellules de la rétine. Ainsi, deux patients anglais, aveugles depuis plusieurs an-nées, ont retrouvé une perception partielle de la vue grâce à l’implantation de rétinesartificielles.Ces mêmes implants devraient aussi être testés dans le futur sur des personnes souffrantde dégénérescence maculaire.

Sources : Cyrille Vanlerberghe, d’après www.futura-sciences.com/magazines/sante/infos/ et d’après lesite du journal quotidien Le Figaro, mai 2012, www.lefigaro.fr/actualite.

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Sujet 9 | Énoncé

� Document 4

Évolution de la résolution de l’implant électronique

Source : d’après le site australien www.gizmag.com/australian-bionic-eye-prototype.

L’observation d’une image complexe (paysage ou visage) permet de comprendre immé-diatement le premier challenge des prothèses rétiniennes qui tient dans la nécessité d’aug-menter le nombre de microélectrodes et donc leur densité.Il faut compter 73 000 euros pour le modèle Argus II, deuxième génération du modèleArgus, créé en Californie en 2009. Pas à la portée de toutes les bourses donc. En Europe,une soixantaine de patients en ont pour l’heure bénéficié.De plus, il faut préciser que la pose de ce type d’implant nécessite un geste de chirurgiehautement spécialisé. L’intervention dure plus de quatre heures et ne peut être réaliséeque par des chirurgiens très expérimentés.

Sources : La lettre des neurosciences, automne-hiver 2012, www.neurosciences.asso.fr ; Panorama,magazine pour les professionnels de la vue, juin 2009 ; et

www.futura-sciences.com/magazines/sante/infos/.

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Sujet 9 | Énoncé


Dans le cadre d’un concours scientifique ouvert aux lycéens, vous avez choisi de présenterun sujet sur l’utilisation des nouvelles technologies dans le domaine de la vision.Vous chercherez à convaincre le jury du concours de l’importance du développement de l’im-plant rétinien, dans le cas de la DMLA, tout en étant conscient de ses limites.Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connais-sances (qui intègrent, entre autres, les connaissances acquises dans différents champs disci-plinaires).


Le sujet porte sur une maladie de la rétine, la DMLA ou Dégénérescence Maculaire Liéeà l’Âge, qui résulte d’un vieillissement de la zone centrale de la rétine, ainsi que sur lesperspectives de traitement des malades, à l’aide d’un implant électronique qui constitueune véritable rétine artificielle. Il s’agit de présenter cette technique avec ses avantages,mais aussi ses difficultés actuelles. Les documents vous apportent toutes les informationssur l’implant électronique et vous devez faire le lien avec le fonctionnement normal del’œil.


Attention de ne pas être trop succinct et de bien exploiter toutes les informations desdocuments en faisant le lien entre le fonctionnement normal de l’œil et le rôle de l’implant.


1. Lire et surligner dans les documents les données importantes.2. Faire votre plan au brouillon et noter les notions importantes à expliquer.Proposition de plan :Introduction : présente l’objet de l’exposé : l’importance de la recherche sur l’implantrétinien, micro-puce électronique, pour soigner les patients atteints de DMLA.Développementintègre l’exploitation des documents et les apports de connaissances.– la DMLA, une maladie aux symptômes très handicapants ;– lamini–puce électronique : une rétine artificielle. Des résultats prometteurs. Des limitesà surmonter (une vision partielle, un coût important, une chirurgie de haute précision)

Conclusion : l’utilisation des nouvelles technologies intervient de plus en plus en méde-cine pour soigner les patients. Une micro-puce électronique peut remplacer la partie de larétine défectueuse dans le cas de la DMLA et les travaux de recherche sur les prototypessont indispensables et prometteurs.

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Sujet 9 | Corrigé

Introduction

Les nouvelles technologies ouvrent de plus en plus de perspectives dans le domaine de lamédecine. Dans le cadre de ce concours scientifique, j’ai choisi de vous présenter l’utilisationd’implants électroniques dans le traitement de la DMLA ou Dégénérescence Maculaire Liéeà l’Âge. Dans un premier temps, je présenterai cette maladie et l’ensemble des symptômesqui en résultent, puis j’aborderai le principe de l’implant rétinien, dont les perspectives sonttout à fait encourageantes pour le soin des malades, mais qui pose des difficultés.

I. La DMLA, une maladie aux symptômes très handicapants

La dégénérescence maculaire liée à l’âge est due au vieillissement de la zone centrale de larétine, appelée macula. La rétine est un tissu nerveux constitué de neurones dont certains, lesphotorécepteurs, renferment un pigment rétinien sensible à la lumière. Il existe deux grandstypes de photorécepteurs, les cônes et les bâtonnets qui transmettent au cerveau des messagesnerveux par l’intermédiaire du nerf optique (document 1).Or, les photorécepteurs ne sont pas répartis de façon régulière (document 2). Au centre de larétine, la macula, il n’y a que des cônes (densité de 155 × 1000 mm-2), cellules photorécep-trices dont les trois catégories, bleues, rouges et vertes, permettent la vision des couleurs. Enpériphérie de la rétine, il y a essentiellement des bâtonnets sensibles aux très faibles intensitéslumineuses mais ne permettant pas de distinguer les couleurs. Le point aveugle est une zonedépourvue de photorécepteurs, point de départ du nerf optique.La DMLA touche la zone centrale de la rétine, mais non la zone périphérique. Or commele montre le graphique du document 2, l’acuité visuelle, c’est-à-dire la capacité de l’œil àvoir dans le détail et à lire (en lien avec la répartition des cônes), est maximale dans cettezone : 10 dixièmes alors qu’elle se réduit très rapidement en périphérie des deux côtés avecseulement 1 dixième à 30° et 0,4 à 60°.Les patients perdent ainsi l’acuité visuelle, voient apparaître une tache centrale et ont unevision déformée. La lecture n’est plus possible et la gêne est considérable pour la vie quo-tidienne. Néanmoins, l’orientation dans l’espace reste possible puisque la périphérie de larétine n’est pas touchée.Cette maladie touche de plus en plus de personnes en raison du vieillissement de la populationet de l’allongement de la durée de vie. 200 000 patients ont une forme sévère de DMLA eton estime que le nombre devrait doubler d’ici 2020.Il est donc urgent de trouver des traitements efficaces qui permettent aux patients de recouvrirune vision de bonne qualité, et sur ce point, les nouvelles technologies offrent des perspectivestout à fait intéressantes.

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Sujet 9 | Corrigé

II. La mini-puce électronique : une rétine artificielle

1. Des résultats prometteursPour rétablir la vision chez les patients de DMLA dont la rétine est endommagée, il faudraitremplacer la zone abimée et reconstituer une rétine fonctionnelle.Il est possible de créer une rétine artificielle grâce à un implant rétinien constitué d’une mini-puce électronique de 3 mm composée de micro-électrodes qui réagissent à la lumière et sti-mulent le nerf optique sous forme de messages électriques.Cette technique a été utilisée pour soigner des rétinopathies pigmentaires (maladie dégénéra-tive qui détruit les cellules de la rétine) et montrent des résultats très encourageants puisquedeux patients aveugles depuis plusieurs années ont retrouvé une perception visuelle. On peutdonc envisager d’utiliser cette technique pour soigner les patients atteints de DMLA.

2. Des limites à surmonter

a) Une vision partielleCependant, l’implant actuel est composé de 16 électrodes qui ne permettent qu’une visionpartielle et grossière. Les patients distinguent surtout les formes, voient en noir et blanc, oudes couleurs très contrastées.L’amélioration de la vision nécessite d’augmenter le nombre d’électrodes ; si 16 électrodespermettent de détecter le mouvement, 100 permettent la reconnaissance d’objets et le dépla-cement sans aide, et 1 000 électrodes la reconnaissance des visages et des émotions ainsi quela reconnaissance des lettres pour la lecture. Il s’agit d’une technologie très perfectionnée etminiaturisée ; dans un même volume, il faudrait placer davantage de microélectrodes.

b) Un coût importantCes prototypes sont actuellement très coûteux (73 000 euros pour le modèle Argus II), etbeaucoup de malades n’ont pas les moyens de se faire soigner avec cette technique. En Eu-rope, seulement une soixantaine de patients en ont bénéficié, mais on peut espérer que dansle futur le coût de production se réduira pour traiter la totalité de patients.

c) Une chirurgie de haute précisionUne autre difficulté est la formation des chirurgiens à la pose de ces implants, qui nécessitedes gestes d’une grande précision au cours d’une opération d’une durée de quatre heures. Lechallenge sera d’améliorer la technique chirurgicale afin de réduire la durée de l’opération etde la rendre accessible à une grande majorité d’ophtalmologistes.

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Sujet 9 | Corrigé

Conclusion

Les nouvelles technologies, avec la micro-électronique, permettent à l’heure actuelle deconcevoir des rétines artificielles, et plusieurs prototypes sont à l’étude, qui pourraient soignerles patients atteints de DMLA. Ceux-ci permettent la perception lumineuse et la transmissionde messages nerveux au nerf optique. Les premiers résultats sont très encourageants et onpeut penser que les chercheurs vont trouver des solutions afin de résoudre les difficultés quise présentent encore.

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Il s’est vendu en France, 1,5 million de carafes filtrantes en 2008 et près de 2 millions en2012. Pourquoi un tel succès ?

� Document 1

Bien que l’eau du robinet soit potable en France, un grand nombre de foyers a choisi de lafiltrer avant de la consommer. Les principales raisons sont l’odeur et le goût de chlore 1,la dureté de l’eau et éventuellement la présence d’ions nitrate.L’utilisation de ce type de carafes exige des précautions : il faut changer régulièrement lescartouches filtrantes et les manipuler avec des mains propres, la moindre contaminationétant propice à la prolifération des microbes, surtout si l’eau est conservée à températureambiante. L’adoucissement de l’eau du robinet par le filtrage permet de retarder le dépôtde calcaire, par exemple dans les bouilloires.L’association « UFC-Que Choisir » a publié en avril 2010 les résultats de plusieurs testspour vérifier la pertinence de ce choix. Les tests s’effectuaient sur deux « populations» decarafes filtrantes utilisées dans des conditions différentes : la première population utiliséedans un laboratoire, la seconde population utilisée au domicile de 31 familles. Dans lesdeux cas l’utilisation a été faite avec de l’eau du robinet.Dans le premier cas, les exigences d’utilisation attendues sont respectées et les résultatssatisfaisants : le goût du chlore est éliminé, la dureté de l’eau est diminuée. Dans le secondcas, les résultats sont alarmants : alors que la plupart des utilisateurs reçoivent une eau derobinet potable, l’eau filtrée, souvent conservée quelques jours, est dégradée.Cela signifie qu’elle contient un fort développement microbien.

Source : d’après Que choisir, avril 2010.

� Document 2

Les grandes alertes sur la dégradation de la qualité de l’eau du robinet lancées dans lesannées 1990 par « Que Choisir », pour les nitrates, puis pour les pesticides, ne sont plusd’actualité. Depuis, les stations de traitement se sont multipliées, les captages d’eau po-table pollués par les nitrates et/ou les pesticides sont régulièrement abandonnés. Si lesrivières et les nappes souterraines sont toujours très contaminées, la pollution de l’eau durobinet par les nitrates devient rare, et les dépassements de normes sur les pesticides peufréquents.

Source : d’après le site internet de Que choisir.

1.Le chlore dans l’eau est présent notamment sous forme d’ions hypochlorite et d’ions chlorure.

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Sujet 10 | Énoncé

� Document 3

Tests de présence d’ions dans l’eau

Ion testé Solution test Test positif si formation d’unIons calcium Oxalate de sodium Précipité blancIons magnésium Hydroxyde de sodium Précipité blancIons chlorure Nitrate d’argent Précipité blancIons sulfate Chlorure de baryum Précipité blanc

Questions

1 Le filtre de la carafe permet de diminuer fortement la dureté de l’eau en retenant certainsions. Choisir parmi les ions suivants, les deux ions responsables de la dureté d’une eau : lesions chlorure, les ions sodium, les ions magnésium, les ions aluminium, les ions calcium.2 Un utilisateur de ce type de carafe filtre son eau avant de la faire bouillir. Décrire ce qu’ilobservera sur la résistance chauffante de sa bouilloire lorsque le filtre ne sera plus efficace.3 Dans la phase de traitement des eaux naturelles, on introduit du chlore.a) Indiquer la raison de l’introduction de chlore.b) Le filtre de la carafe éliminant le chlore (présent dans l’eau sous forme d’ions), indiquer laprécaution à prendre pour conserver pendant un ou deux jours une eau filtrée.4 On veut tester la présence d’ions chlorure dans une eau préalablement filtrée par la carafe.

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Sujet 10 | Énoncé

a) Recopier et légender le schéma de l’expérience ci-dessus.b) Lors de ce test, on a observé la formation d’un précipité blanc. Utiliser cette informationpour évaluer l’état de fonctionnement de la cartouche filtrante.5 Expliquer pourquoi à l’heure actuelle l’achat d’une carafe filtrante n’est plus utile pour seprotéger des ions nitrate.


Il aborde l’intérêt des carafes filtrantes pour le traitement de l’eau de robinet. Les cinqquestions portent sur les ions filtrés, l’efficacité du filtre, le rôle du chlore et le problèmedes ions nitrates. Les deux premiers documents sont des textes extraits de la revue Quechoisir, et le troisième un tableau qui récapitule la solution test utilisée pour chaque ionet le résultat obtenu s’il est positif.

�Éviter les pièges

Répondez aux questions sans utiliser les documents au risque de ne pas répondre ou defaire des erreurs.


Lisez bien les documents dans lesquels vous trouverez un certain nombre d’éléments deréponse aux questions. Ils sont une aide précieuse, d’autant que vous n’avez plus forcé-ment en mémoire les solutions tests et les résultats positifs.

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Sujet 10 | Corrigé

1 Les ions magnésium et les ions calcium sont responsables de la dureté de l’eau.2 Lorsque le filtre ne sera plus efficace, l’utilisateur d’une carafe filtrante observera un dépôtde tartre, c’est-à-dire de calcaire, sur la résistance chauffante de sa bouilloire. Il s’agit d’undépôt blanc qui correspond à un précipité contenant les ions calcium et magnésium.3 a) Le chlore permet d’éviter le développement des micro-organismes dans l’eau, dont lesbactéries.b) Dans une eau filtrée, dépourvue de chlore, les micro-organismes peuvent se développer.Pour la conserver un ou deux jours, il est nécessaire de la placer au réfrigérateur puisque ledéveloppement des micro-organismes, dont les bactéries, est fortement freiné par une faibletempérature (entre 2°C et 6°C).4 a)

b) Le précipité blanc indique la présence de chlorures : le filtre de la carafe n’est plus efficace.5 À l’heure actuelle, l’eau qui arrive au robinet a subi différents traitements afin d’en amé-liorer la qualité et les analyses sont régulières afin de veiller à ce que les normes soient respec-tées. Concernant les nitrates, les prélèvements d’eau dans les zones polluées sont abandonnés ;ainsi l’utilisation d’une carafe filtrante pour éliminer cet ion n’a pas de sens. Son action peutêtre utile pour réduire le goût du chlore et la dureté de l’eau.Remarque : les nitrates nuisent à la santé puisque leur transformation en nitrites dans le corpsa un effet cancérigène.

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Un simple clic pour mettre sous vide soi-même ses alimentsPrivilégiée par les professionnels de la restauration depuis de nombreuses années, la misesous vide est reconnue pour son efficacité. Aujourd’hui, pour permettre aux particuliers deconserver leurs produits frais jusqu’à 5 fois plus longtemps, des dispositifs de mise sous videsont en vente. Ils permettent en quelques secondes unemise sous vide de la viande, du poisson,des légumes...

� Document 1

La mise sous vide

La mise sous vide est un mode de conservation qui permet une meilleure hygiène ali-mentaire. En évacuant le dioxygène, elle optimise la conservation des aliments tout enpréservant leurs qualités nutritionnelles et organoleptiques 1.De plus, ce mode de conditionnement évite la transmission dans le réfrigérateur desodeurs qui altèrent le goût d’autres produits.

1.L’apparence, l’odeur, le goût, et la texture constituent les qualités organoleptiques d’un aliment ou d’une boisson.

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Sujet 11 | Énoncé

� Document 2

Durée maximale de conservation de poissons d’eau de mer depuis leur jour de pêche

Durée maximale de conservation en jours enmilieu oxygéné0 °C 5 °C 10 °C

Saumon 11,8 8,0 3,0Dorade 32,0 donnée non connue 8,0Cabillaud 14,0 6,0 3,0

Source :d’après www.fao.org.

� Document 3

Effet de la température sur le taux de croissance de deux populations bactériennes

Shewanella putrefaciens et Photobacterium phosphoreum sont deux bactéries très répan-dues en milieu marin et donc naturellement présentes en surface de la peau des poissonspêchés. Elles sont responsables de l’altération des poissons crus marquée par l’apparitiond’odeurs indésirables.

Document 3. a) : Accroissement de la population de Shewanella putrefaciens enfonction de la température

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Sujet 11 | Énoncé

Document 3. b) : Accroissement de la population de Photobacterium phosphoreum enfonction de la température

Source : d’après www.fao.org.


Madame X. amatrice de sushis (préparation à base de poisson cru), souhaite acheter un dis-positif d’emballage sous vide. En effet, la notice du dispositif utilise notamment comme ar-gument le fait de pouvoir conserver plus longtemps du poisson cru.Expliquez àMadameX. les gains en termes de conservation que lui apportera cette tech-nique et quelle précaution supplémentaire elle devra respecter entre l’achat du poissonet sa consommation des sushis afin de garantir leur qualité.Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connais-sances (qui intègrent, entre autres, les connaissances acquises dans les différents champsdisciplinaires).


Le sujet porte sur la conservation des aliments et plus particulièrement sur l’efficacité desemballages sous vide. Il s’agit d’expliquer les avantages de ce dispositif pour enrayer ledéveloppement des micro-organismes responsables de l’altération des aliments, puis d’enmontrer les limites : citez la nécessité de prendre des précautions supplémentaires, par

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Sujet 11 | Énoncé

exemple avec des températures de conservation adéquates, puisque certaines bactéries semultiplient en milieu aérobie et anaérobie. Les documents proposés vous apportent desdonnées concrètes pour appuyer votre argumentation.


Il ne s’agit pas de procéder à un commentaire des documents les uns après les autres, maisil faut les mettre en relation et établir un lien avec la problématique.N’oubliez pas d’apporter des connaissances dans votre argumentation.Ne confondez pas le milieu « aérobie » (riche en dioxygène) et le milieu « anaérobie »(sans dioxygène).


1. Lire chaque document attentivement et noter ou surligner les éléments importants.2. Faire un plan détaillé de votre argumentation au brouillon, en citant les documents et enapportant des connaissances simples mais qui montrent que vous avez compris le sujet.Proposition de plan :Introduction : exposé de la problématique. Quels sont les avantages de l’emballage sousvide des aliments pour leur conservation ? Quelle est la condition indispensable pour unebonne efficacité de ce dispositif ?Développement : vous pouvez d’abord rédiger une partie sur le principe de ce dispositifet ses avantages (document 1 et connaissances) :– principe : supprimer l’air donc le dioxygène pour limiter les proliférations des micro-organismes ;

– avantages : conservation des qualités nutritionnelles et organoleptiques (odeur, appa-rence, goût, texture), pas de transmission d’odeurs, limiter les risques de toxi-infectionalimentaire (exemples à citer).

Exposez ensuite dans une autre partie la précaution supplémentaire liée à ce dispositif :– étude de la conservation de poissons à différentes température (document 2) ;– étude des conditions d’accroissement des deux souches bactériennes (document 3) ;– les précautions à prendre à partir de l’achat du poisson jusqu’à la confection des sushis(connaissances personnelles) et conservation des emballages sous vide au réfrigérateur.

Conclusion : c’est l’aboutissement de votre argumentation. Elle vous permet de répondreà la problématique de façon synthétique : l’emballage sous vide des sushis est efficace s’ilest placé à faible température.3. Rédiger en suivant la trame de votre brouillon.

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Sujet 11 | Corrigé

Madame, vous souhaitez acheter un dispositif d’emballage sous vide afin de conserver pluslongtemps vos sushis qui sont préparés à base de poissons crus. Vous avez tout à fait rai-son car il vous permettra de garder vos produits cinq fois plus longtemps tout en préservantleurs qualités nutritionnelles et organoleptiques (apparence, odeur, goût et texture). Je vaisvous expliquer en quoi l’emballage sous vide permet de réduire la prolifération des micro-organismes responsables de la dégradation des aliments. Néanmoins, quelques précautionssupplémentaires sont indispensables puisque les différentes bactéries ne se développent pastoutes dans les mêmes conditions de température et d’oxygénation.

Les avantages de l’emballage sous vide

Le principe de l’emballage sous vide consiste à supprimer l’air en contact avec l’aliment,et notamment le dioxygène. Or, nous savons que la plupart des micro-organismes qui sontresponsables de l’altération des produits ont besoin de dioxygène. Ils se nourrissent de lamatière organique et desminéraux contenus dans l’aliment et se développent d’autant plus queles conditions sont favorables : richesse en matière organique, présence d’eau, température etpH adaptés suivant les espèces, présence de dioxygène pour certains.En freinant leur développement, on augmente ainsi la durée de conservation des alimentsfrais tels que les sushis jusqu’à cinq fois plus longtemps. Les caractéristiques nutritionnelleset organoleptiques de l’aliment sont conservées et on supprime la transmission des odeurs àd’autres produits dans le réfrigérateur.L’emballage sous vide concourt à une bonne hygiène puisqu’il évite la prolifération de micro-organismes pathogènes (bactéries, champignons, virus ou protozoaires) pour l’homme, quipeuvent être responsables d’intoxications alimentaires provoquant diarrhées, fièvres, vomis-sements, céphalées et autres problèmes de santé. C’est le cas de la salmonellose, de la listé-riose ou de la toxoplasmose. Le botulisme est aussi une toxi-infection, rare mais très grave,due à une bactérie anaérobie, le Clostridium botulinum, produisant dans l’aliment la toxinebotulinique qui perturbe le système nerveux et peut causer la mort par asphyxie.

Y a-t-il une précaution supplémentaire à prendre pour assurer son efficacité ?

Le développement optimal des différentes souches bactériennes ne se fait pas toujours dansles mêmes conditions.Les deux bactéries, Shewanella putrefaciens et Photobacterium phopshoreum, sont respon-sables de l’altération du poisson cru et de l’apparition d’odeurs indésirables. Quelles sont lesconditions de température et d’oxygénation favorables au développement de ces bactéries ?L’emballage sous vide est-il efficace ? Y a-t-il des précautions supplémentaires à prendre pouroptimiser l’efficacité de l’emballage sous vide ?

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Sujet 11 | Corrigé

Conservation de poissons à différentes températuresLe document 2 nous présente en exemple la durée maximale de conservation de trois poissonsen milieu oxygéné en fonction de la température. On constate, dans les trois cas, que la duréede conservation est plus longue si la température est basse : à 0 °C, saumon, cabillaud etdorade se conservent respectivement 11,8 jours, 14 jours et 32 jours. À 5 °C, le saumon nese conserve plus que 8 jours et le cabillaud 6 jours, puis à 10 °C, les durées se réduisentconsidérablement à 3 jours pour le saumon et le cabillaud, et à 8 jours pour la dorade. Cesrésultats nous montrent que la température de conservation est primordiale.

Accroissement des bactéries en fonction de la température et du milieu aérobieet anaérobieLe document 3 nous présente le taux de croissance des deux populations bactériennes, She-wanella putrefaciens et Photobacterium phopshoreum qui se développent sur le poisson cruen fonction de la température et de la présence ou non de dioxygène.La bactérie Shawanella putrefaciens se développe mieux en milieu oxygéné. En effet, elleprésente un taux d’accroissement de 100 % pour une température de 29 °C environ en milieuaérobie tandis qu’elle atteint seulement 62 % d’accroissement pour une température de 27 °Cen milieu anaérobie. On observe que la croissance est très faible à 0 °C (environ 2 %), etréduite jusqu’à 5 °C (environ 10 %), puis le développement de la population bactérienne aug-mente rapidement quand la température augmente pour chuter dans les fortes températures.Concernant la bactérie Photobactérium phosphoreum, ses conditions optimales de croissancesont un milieu anaérobie et une température d’environ 17 °C pour un taux d’accroissementde 44 %. En aérobie, à 19 °C, le taux d’accroissement maximal est de 39 %. On observeégalement un moindre développement à faible température.Nous voyons par l’étude de ces deux graphiques que les souches bactériennes n’ont pas lemême développement en fonction des conditions de température et d’oxygénation, mais dansles deux cas une température proche de zéro limite leur développement.Ainsi, le fait de placer les aliments dans le réfrigérateur permet de réduire le développementde ces bactéries.

Des précautions dès l’achatAu moment de l’achat, Madame, je vous conseille de faire attention à l’aspect du poisson età l’absence d’odeur qui montre qu’il est bien frais. Ensuite, il est important de ne pas romprela chaîne du froid et de transporter votre poisson dans un sac isotherme afin de le maintenirentre 0 °C et 6 °C (sur l’étal du poissonnier, il est posé sur la glace donc proche de 0 °C). Àvotre domicile, vous le conserverez au réfrigérateur et réaliserez les sushis si possible dansles heures qui suivent.Les précautions d’hygiène habituelles vous permettent de limiter le risque de contaminationsmicrobiennes : se laver les mains avant de cuisiner, laver le poisson, manipuler sur un plande travail et avec des ustensiles très propres, etc.

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Sujet 11 | Corrigé

Les emballages sous vide doivent être placés au réfrigérateur dès leur confection, ce quimaintient l’aliment entre 2 °C et 6 °C. Cette zone de température permet de prolonger ladurée de conservation des sushis, en limitant le développement des bactéries puisque les deuxétudiées peuvent proliférer en milieu anaérobie (surtout la Photobacterium phosphoreum).Ainsi, les conditions anaérobies de l’emballage sous vide ne sont pas suffisantes pourenrayer les proliférations bactériennes.

Conclusion

Les aliments placés dans un emballage sous vide mis au réfrigérateur peuvent être conservésbeaucoup plus longtemps tout en gardant leurs propriétés, puisque ces conditions permettentde limiter considérablement le développement des micro-organismes responsables de l’alté-ration des aliments.

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Le « poisson aromatisé à la fumée » est préparé avec des arômes de fumée, mais sans êtresoumis à un procédé de fumage. Au Canada, le règlement « B.21.025 », qui vise à assurerl’innocuité des produits de poisson aromatisé à la fumée distribués et vendus, impose uncertain nombre de règles dont on cherche à comprendre l’intérêt.

� Document 1

Conditions de conservation du poisson aromatisé à la fumée

Les emballages étanches à l’air (emballages sous vide) [...] empêchent l’échange facile del’oxygène avec toute portion du contenu. Le poisson aromatisé à la fumée contenu dansdes emballages étanches à l’air et qui n’a pas été traité par un autre moyen de conservationdoit porter la mention « Garder congelé jusqu’à utilisation ». Ce règlement a été élaborésuite aux incidents de botulisme (une forme d’intoxication alimentaire) découlant de laconsommation de poisson aromatisé à la fumée, emballé sous vide, mais non congeléau départ. La bactérie responsable, Clostridium botulinum de type E, est très répanduedans les milieux marins et, de ce fait, présente dans plusieurs poissons. Cet organismeprésente un problème particulier de santé publique, car dans des conditions favorables ilpeut proliférer [...] sans que l’aliment ne montre aucun signe de détérioration. Le règle-ment B.21.025 interdit la vente d’animaux marins ou d’eau douce auxquels on a ajoutéun arôme de fumée liquide s’ils sont emballés dans un contenant étanche à l’air sauf sile contenant a subi, après scellage, un traitement par la chaleur et pendant une périodepermettant de détruire toutes les spores de Clostridium botulinum, ou si la teneur en seldes produits dans le contenant est égale ou supérieure à neuf pour cent.

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Sujet 12 | Énoncé

� Document 2

Observation de l’aspect et de l’odeur du poisson au bout de 3 jours de conservationdans des conditions différentes

Conditions deconservation dupoissonAspect

Emballé sous vide etplacé auréfrigérateur

Non emballé et placéau réfrigérateur

Non emballé et placéà températureambiante

Aspect de la peau Pigmentationbrillante. Pas dedécoloration.

Terne. Pigmentationen voie dedécoloration.

Décoloration de lapigmentation bienavancée.

Aspect de la chair Lisse et brillante, pasde changement decouleur initiale.

Terne. Terne.

Saveur et odeur Saveur douce. Pas demauvaise odeur.

Aigre et presquenauséabonde.

Nauséabonde.

Source : d’après l’Agence canadienne d’inspection des aliments.

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Sujet 12 | Énoncé

� Document 3

Les différentes formes de vie de Clostridium botulinum de type E et les passages d’uneforme à une autre en fonction des conditions du milieu

Lorsque les conditions du milieu deviennent défavorables (manque de nourriture, teneur ensel supérieure ou égale à 9 %, température inférieure à 3.3 °C...), la bactérie se transforme enune spore très résistante, incapable de se multiplier ou de libérer la toxine botulique.Lorsque les conditions redeviennent favorables (présence de substances nutritives, teneur ensel inférieure à 9 %, température favorable, voir le tableau ci-dessous), la spore germe pourdonner une bactérie, qui pourra se multiplier et libérer la toxine botulique.

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Sujet 12 | Énoncé

Températures favorables au développement des bactéries Clostridium botulinum detype E

Température en °C la plusfavorable

Température en °Cminimale

Croissance de la populationbactérienne

30 3,3

Germination de la spore enbactérie

37 10


Un consommateur, peu attentif aux mentions notées sur l’emballage du poisson aromatisé àla fumée emballé sous vide, veut conserver celui-ci dans son réfrigérateur, à 5 °C.Convainquez-le de respecter la recommandation « Garder congelé jusqu’à utilisation », enexpliquant notamment comment une réfrigération à 5 °C limite les signes de détériorationmais ne garantit pas l’innocuité de ce produit.Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connais-sances (qui intègrent, entre autres, les connaissances acquises dans différents champs disci-plinaires).


Ce sujet porte sur les conditions de conservation du poisson aromatisé à la fumée quidoivent être particulières en raison de la présence très fréquente sur le poisson de la bacté-rie Clostridium botulinum de type E, responsable du botulisme, toxi-infection alimentairegrave.Il s’agit de montrer l’intérêt de la congélation pour empêcher le développement de labactérie, qui présente deux formes de vie, bactéries et spores.Vous devez convaincre, avec des arguments scientifiques sérieux, un consommateur quisouhaite conserver son poisson sous vide au réfrigérateur à 5 °C et non au congélateur.


Une étude des documents les uns après les autres sans les intégrer dans une argumentation.


Vous devezmobiliser vos connaissances sur les conditions de développement des bactéries(température, matières organiques, mais les particularités du Clostridium botulinum sontprécisées dans les documents du sujet).1. Lire attentivement chaque document et noter ou surligner les informations importantes.

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Sujet 12 | Énoncé

2. Faire le plan au brouillon.Proposition de plan :Introduction : exposé de la problématique. Nécessité de congeler le poisson aromatiséà la fumée dans son emballage sous vide pour empêcher le développement de la bactérieClostridium botulinum. La réfrigération à 5 °C ne suffit pas.Développement :– les caractéristiques de la bactérie Clostridium botulinum : effets sur la santé, les diffé-rentes formes de vie (bactéries et spores), les conditions favorables au développementdes bactéries et à la germination des spores (document 3) ;

– la conservation du poisson : les signes de détérioration dans différentes conditions deconservation (document 2), les recommandations de l’Agence canadienne d’inspectiondes aliments (document 1), les garanties de la congélation.

Conclusion : une congélation est indispensable pour garantir l’innocuité du produit.3. Rédiger en vous adressant au consommateur et en suivant votre plan argumenté.

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Sujet 12 | Corrigé

Cher Monsieur,Vous venez d’acheter du poisson aromatisé à la fumée, emballé sous vide et vous souhaitezle conserver dans votre réfrigérateur à 5 °C.Or, je vous recommande vivement de suivre les consignes de conservation indiquées sur l’em-ballage, « Garder congelé jusqu’à utilisation », en raison du risque d’intoxication par unebactérie très souvent présente sur les poissons, appelée Clostridium botulinum, responsabledu botulisme, et dont je vais vous expliquer les caractéristiques de développement.Le Clostridium botulinum de type E est une bactérie très répandue dans les milieux marins etdonc présente dans plusieurs poissons.Elle est responsable d’une toxi-infection alimentaire collective (TIAC), le botulisme, véri-table problème de santé publique puisqu’elle peut toucher un grand nombre de personnes.Cette bactérie libère une toxine responsable de nombreux symptômes : vomissement, diar-rhée, faiblesse musculaire, difficultés à avaler et sécheresse de la bouche, qui doivent être trèsrapidement traités puisque l’intoxication peut être mortelle.Il s’agit d’un cas d’urgence. En effet, la toxine provoque une paralysie des muscles respi-ratoires et locomoteurs en bloquant la libération d’un neurotransmetteur, l’acétylcholine, auniveau des synapses neuromusculaires et peut entraîner le décès de la personne.La bactérie présente la particularité d’exister sous deux différentes formes de vie en fonctiondes conditions du milieu, ce qui la rend particulièrement résistante.Dans des conditions défavorables, en absence de nourriture, avec une température inférieureà 3.3 °C et une teneur en sel supérieure ou égale à 9 %, la bactérie se transforme en sporedormante, résistante, incapable de se multiplier, ni de libérer la toxine botulique.Mais lorsque les conditions deviennent favorables (température optimale de 37 °C et tempé-rature minimale de 10 °C, teneur en sel inférieure à 9 %, présence de substances nutritives),les spores germent et donnent des bactéries qui se multiplient rapidement et libèrent la toxinebotulique.La croissance de la population bactérienne se fait dans des conditions optimales de tempéra-ture de 30 °C.Ainsi, il est nécessaire de tenir compte des particularités de cette bactérie pour limiter saprolifération lors de la conservation des aliments, d’autant que les signes de détérioration dupoisson ne sont pas toujours visibles.L’Agence canadienne d’inspection des aliments a réalisé une comparaison de l’aspect et del’odeur du poisson après 3 jours dans différentes conditions de conservation.Emballé sous vide et placé au réfrigérateur (à 5 °C), l’aspect de la peau et de la chair estbrillant avec une couleur parfaitement conservée et la saveur de la chair est douce et sansodeur. Un poisson non emballé sous vide et placé au réfrigérateur verra sa peau et sa chairapparaître ternes et décolorés, tandis que la saveur deviendra aigre et l’odeur nauséabonde.Enfin, placé à température ambiante et non emballé, la peau du poisson se décolorera au boutde trois jours, la chair sera terne et l’odeur sera nauséabonde.

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Sujet 12 | Corrigé

Ces observations nous montrent que la dégradation de l’aliment se fait très rapidement si lesconditions de conservation ne sont pas satisfaisantes (température trop élevée, contact avecl’oxygène de l’air). Un emballage sous vide empêchant l’échange du contenu avec l’oxygènede l’air et une température de 5°C permet de conserver le poisson afin qu’il garde un aspectet une saveur convenables.Mais ces conditions suffisent-elles à empêcher le développement de la bactérie, Clostridiumbotulinum ou la germination de ses spores ?Nous avons vu précédemment que la croissance de la bactérie se fait pour une températureminimale de 3.3 °C : une réfrigération à 4 °C n’est donc pas suffisante.De plus, Clostridium botulinum est une bactérie anaérobie, c’est-à-dire qu’elle peut se déve-lopper en absence de dioxygène. La conservation sous vide au réfrigérateur permet de limiterle développement de certaines bactéries aérobies, mais non celui de Clostridium botulinum.Pour cette raison, l’Agence canadienne d’inspection des aliments préconise de conserver lespoissons aromatisés à la fumée dans des emballages sous vide et au congélateur, s’il n’y a paseu de traitement par la chaleur permettant de détruire les spores du Clostridium ou si la teneuren sel est supérieure ou égale à 9 %, conditions défavorables à la germination des spores. Eneffet, le poisson aromatisé à la fumée n’est pas soumis à un procédé de fumage, donc n’a passubi de traitement à la chaleur.Compte tenu de ces différents éléments, je vous conseille vivement de placer votre poissonaromatisé à la fumée dans son emballage sous vide au congélateur. Ainsi, il ne se détériorerapas et vous garantirez l’innocuité de votre produit.

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� Document 1

La qualité de l’eau du robinet

Le consommateur d’eau en bouteille est surtout influencé par la perception qu’il a de laqualité de l’eau du robinet. Des enquêtes spécifiquesmontrent que, dans certaines régions,46 % des consommateurs préfèrent l’eau en bouteille dont 22,6 % du fait de la pollution(craintes de produits toxiques et de risques pour la santé).Source : d’après La revue du BRGM (bureau de recherches géologiques et minières), mars 2007.

L’eau du robinet est le produit alimentaire le plus surveillé. Elle est soumise à de mul-tiples analyses, depuis son origine jusqu’au robinet, et à des contrôles quotidiens. [...] Lesrésultats de ces mesures [...] permettent de garantir que l’eau produite est conforme auxnormes sanitaires. Dans de très rares cas, donnant lieu à des informations locales offi-cielles (pollution des nappes dans certains secteurs après de fortes pluies, par exemple),l’eau du robinet n’est plus propre à la consommation.L’odeur d’eau de Javel qui se dégage parfois de l’eau du robinet est due au chlore ajoutéà l’eau. Le chlore est utilisé pour garantir la totale qualité bactériologique de l’eau durantson transport dans les canalisations jusqu’à votre robinet. Il contribue aussi à la sécuritéde votre eau, car il réagit avec la plupart des polluants.Il faut enfin savoir que l’eau distribuée ne contient que très peu de plomb (5 µg/l est unchiffre courant). Par contre, si l’eau a stagné dans les tuyaux (par exemple l’eau utilisée endébut de journée), elle a pu se charger un peu en plomb si les canalisations (branchementd’immeuble, tuyauteries du bâtiment) sont encore en plomb.Voici quelques petites astuces :– avant de consommer l’eau, laissez-la couler quelques instants ;– remplissez la carafe d’eau un peu avant de passer à table ;– placez votre carafe d’eau au réfrigérateur. Fraîche, et ayant perdu son goût de chlore,elle sera appréciée.

Attention : l’eau en bouteille, une fois ouverte, ou l’eau du robinet, ne doivent pas êtreconsommées après un ou deux jours, car elles sont progressivement contaminées par lesbactéries présentes dans notre environnement quotidien.

Source : d’après www.ecologie.gouv.fr.

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Sujet 13 | Énoncé

� Document 2

Le prix de l’eau

Lorsque vous achetez une bouteille d’eau, ce n’est pas le liquide que vous payez le pluscher, mais l’emballage qui finira à la poubelle (coût du liquide : 20 % ; coût de l’embal-lage : 80 %).

Source : d’après www.ecologie.gouv.fr.

Comparaison du prix moyen de l’eau selon les associations rassemblées au sein de laMaison de la Consommation et de l’Environnement

Eau du robinet Eau minérale en bouteillePrix moyen 1

(en euros/ an/ personne)1,87 240

Source : d’après le site du journal hebdomadaire L’Express, www.lexpress.fr.

� Document 3

Eau en bouteille et environnement

L’eau en bouteille, en plus de son prix élevé, engendre un coût énergétique important.En effet, le plastique utilisé dans sa fabrication, le polyéthylène téréphtalate (PET), undérivé du pétrole brut, nécessite plusieurs millions de litres de pétrole par an. En effet, ilfaut près de 2 kg de pétrole brut pour fabriquer 1 kg de PET.L’industrie de l’eau en bouteille génère chaque année plusieurs milliers de tonnes de dé-chets. Une eau parcourt en moyenne 300 km, de l’embouteillage au recyclage. Un recy-clage dont les méthodes sont de plus en plus souvent pointées du doigt. En effet, danscertains pays, faute de structures adaptées ou à cause de coûts trop élevés, les bouteillesvides en plastique sont parfois exportées pour être traitées dans d’autres pays commela Chine.L’eau du robinet, qui ne requiert aucun emballage, donc pas de pétrole, permettrait d’éco-nomiser environ 10 kg de déchets par an et par personne par rapport à l’eau embouteillée.

Source : d’après le site du journal hebdomadaire L’Express, www.lexpress.fr.

1.Pour 1,5 l de boisson par jour

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Sujet 13 | Énoncé


Vous êtes membre du club « développement durable » de votre lycée et vous découvrez unecampagne publicitaire vantant la consommation de l’eau en bouteille.Rédigez un article à paraître dans le journal du lycée présentant les avantages de l’eau du ro-binet par rapport à l’eau en bouteille auprès de vos camarades.Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et sur vosconnaissances (qui intègrent, entre autres, les connaissances acquises dans les différentschamps disciplinaires).


Il s’agit de développer votre argumentation dans un article du journal du lycée afin deconvaincre vos lecteurs des avantages de l’eau du robinet et de les sensibiliser au déve-loppement durable.Le marketing lié à la vente de l’eau en bouteille peut mettre en doute les qualités de l’eaudu robinet pour augmenter les ventes, et donc influencer le consommateur qui ne possèdepas toutes les données sur la question. Les documents vous apportent de nombreuses don-nées sur la surveillance de l’eau du robinet, la comparaison du prix de l’eau et l’impactdes bouteilles en plastique sur l’environnement.


Une description des documents les uns après les autres sans les intégrer dans une argu-mentation.


1. Lire chaque document attentivement et noter ou surligner les éléments importants.2. Faire un plan détaillé au brouillon de votre argumentation.Proposition de plan :Introduction : exposé de la problématique. Des publicités encouragent à la consommationd’eau en bouteille : l’eau du robinet est-elle moins fiable que l’eau en bouteille pour lasanté ? Quels sont les avantages de l’eau du robinet pour la santé, l’environnement ?Développement :– une partie sur les qualités de l’eau du robinet (physico-chimiques, bactériologiques,gustatives...), définition de la potabilité, les nombreuses analyses ;

– une partie sur les avantages de l’eau du robinet du point de vue économique et écolo-gique : notion de développement durable (n’oubliez pas de citer des valeurs chiffrées).

Conclusion : c’est l’aboutissement de votre argumentation qui vous permet d’inciter votrelecteur à boire l’eau du robinet.3. Chercher un titre « accrocheur » à votre article et rédiger en suivant la trame de votrebrouillon.

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Sujet 13 | Corrigé

« Eau du robinet, eau en bouteille : que choisir, qui croire ? »

Chers lycéennes et lycéens,Je m’adresse à vous tous aujourd’hui parce que j’ai découvert récemment une campagnepublicitaire incitant à la consommation d’eau en bouteille, d’une marque que je ne citeraipas, qui indiquait :« Buvez l’eau de bouteille X,Une garantie de qualité,Une garantie pour votre santé »L’eau du robinet n’est-elle pas sûre ? Serait-elle même une menace pour notre santé ?Je fais partie d’un club « développement durable » et pour vous je suis allé chercher un certainnombre d’informations fiables, afin que chacun puisse choisir son eau de boisson en connais-sance de cause, s’interroger sur la qualité de l’eau, mais aussi sur l’impact sur l’environnementde la fabrication de bouteilles. Voici les données :

L’eau du robinet : une qualité moindre que l’eau en bouteille ?

Le choix de notre eau de boisson est influencé par notre perception de la qualité de l’eau. Ainsiune enquête tirée de la revue du BRGM de mars 2007 a montré que 46 % des consommateurspréfèrent l’eau en bouteille, dont 22,6 % en raison de la peur de pollution de l’eau par desproduits toxiques, qui entraîneraient des risques importants pour la santé.Cette perception est-elle justifiée ou résulte-t-elle des campagnes publicitaires de l’industriede l’eau en bouteille ?

Qualités physico-chimiques et bactériologiques de l’eau du robinet

L’eau du robinet est soumise à des normes très précises de potabilité qui comprennent unecinquantaine de critères, dont certains relatifs à la santé publique : concentration en ions,absence de germes pathogènes (bactéries par exemple), et d’autres en lien avec le bien-êtredu consommateur (eau inodore, incolore, goût).Dans un article du site du ministère de l’Écologie, du Développement durable et de l’Énergie,on précise : « L’eau du robinet est le produit alimentaire le plus surveillé... » En effet, elle estsoumise à des analyses quotidiennes permettant de garantir la qualité de l’eau. Les résultatsd’analyses sont publiés et si un problème survient, par exemple une pollution temporaireaprès de fortes pluies, la population est informée et invitée à suspendre momentanément saconsommation. Ainsi certaines régions, telle que la Bretagne où une pollution par les nitratesest avérée dans les secteurs de fort élevage porcin et de culture intensive, la population saitqu’elle ne doit pas utiliser l’eau du robinet comme eau de boisson. Il est vrai que les nitratesabsorbés à fortes doses ont des effets sur la santé : cancers, malformations fœtales.L’eau du robinet est une eau traitée par du chlore afin de garantir l’absence de contaminationbactérienne lors du prélèvement, puis lors du transport dans les canalisations jusqu’au robinet.

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Sujet 13 | Corrigé

Il permet également de neutraliser un certains nombre de polluants. Le plomb ne doit pasdépasser 10 µg/l et les nitrates 50 mg/l.L’intoxication aiguë au plomb est très rare. Elle provoque des douleurs abdominales, desdiarrhées, des vomissements et les symptômes disparaissent en général après 24 h. Elle ré-sulte très souvent de la stagnation de l’eau dans des canalisations anciennes encore en plomb.L’eau distribuée ne contient que très peu de plomb (5 µg/l). Le saturnisme, résultat d’uneintoxication chronique, était lié à de mauvaises canalisations en plomb.Il est recommandé de laisser couler l’eau quelques instants avant de la consommer.

Qualité gustative

L’eau du robinet peut avoir un léger goût de chlore du fait du traitement. Il suffit de placerune carafe d’eau au réfrigérateur pour qu’elle perde ce goût.

Conservation

Pour conserver les qualités bactériologiques de l’eau du robinet, il ne faut pas consommer del’eau qui serait restée dans une carafe après un ou deux jours puisqu’elle sera contaminée pardes bactéries.Ainsi, l’eau du robinet est beaucoup plus contrôlée que l’eau en bouteille. Elle présente toutesles garanties de potabilité.Qu’en est-il maintenant de l’impact financier des consommateurs et de l’impact sur l’envi-ronnement de l’utilisation de l’eau du robinet ou de l’eau en bouteille ?

Utiliser l’eau du robinet, c’est une démarche de développement durable

L’eau du robinet, un avantage pour votre porte-monnaie

D’après les données du site www.ecologie.gouv.fr, lorsque l’on achète de l’eau en bouteille,80 % du prix concerne l’emballage et seulement 20 % l’eau elle-même. Une étude publiéesur le site du journal hebdomadaire L’Express précise que le prix moyen de l’eau du robinetest de 1,87 euros/ an/ personne contre 240 euros/ an/ personne pour l’eau en bouteille surune base de 1,5 l d’eau de boisson par jour. La différence est considérable ! Ainsi boire l’eaudu robinet vous permet de faire de sacrées économies ! Utilisables à autre chose...Mais quel est le coût énergétique de fabrication et de recyclage des bouteilles ?

L’eau du robinet, c’est préserver l’environnement

Dans un article sur le site du journal hebdomadaire L’Express, une étude précise qu’il faut2 kg de pétrole pour fabriquer 1 kg de PET (polyéthylène téréphtalate). Ainsi, des millionsde litres de pétrole sont nécessaires chaque année pour fabriquer des bouteilles en plastique.À cela s’ajoute le transport des bouteilles (en moyenne 300 km sur tout le parcours), puisle recyclage, dont les méthodes ne sont pas toujours adaptées. Certains pays exportent les

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Sujet 13 | Corrigé

bouteilles vides vers la Chine où elles sont traitées. Le coût énergétique devient alors irrai-sonnable par rapport au produit !On a calculé que l’utilisation de l’eau du robinet comme eau de boisson permet d’économiserenviron 10 kg de déchets par an et par personne, par rapport à l’eau en bouteille.Ainsi, la consommation de l’eau du robinet permet de préserver l’environnement en limitantla consommation de pétrole (qui est une ressource non renouvelable), de limiter les pollu-tions liées au transport et au recyclage, si ce dernier est mal adapté. L’empreinte écologiqueest donc réduite, ce qui préserve les besoins des générations futures, vos futurs enfants etpetits-enfants...Vous avez maintenant des données fiables qui vous montrent que la consommation de l’eaudu robinet présente de nombreux avantages par rapport à l’eau en bouteille et cette démarches’inscrit dans la logique du développement durable qui vise à satisfaire les besoins des popu-lations actuelles sans compromettre ceux des générations à venir.Mon slogan est :« Buvez l’eau du robinet,Une garantie pour votre santé,Un milieu préservé,Une responsabilité partagée,Un avenir respectueux envisagé »

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La rizipisciculture est une association de la culture du riz et de l’élevage de poissons trèsutilisée en Asie et dans certains pays d’Afrique.

� Document 1

Des poissons dans les rizières

Enclavée, soumise à des afflux de réfugiés depuis 1990, la Guinée forestière souffre d’unegrave pénurie alimentaire. Comme toute forme d’élevage, la pisciculture pourrait of-frir une nouvelle source de nourriture. Cependant, les bas-fonds, propices à la créationd’étangs, sont déjà occupés par les rizières. L’idée a donc été d’associer l’élevage depoissons à la culture du riz à l’instar de ce qui se fait en Asie. [...]Source : d’après un article extrait de Sciences au Sud n°7, novembre-décembre 2000, www.ird.fr.

Tilapias pêchés dans une rizière de Guinée

� Document 2

Organisation des canaux en rizipisciculture

La rizipisciculture nécessite des transformations des rizières : construction de petitesdigues, d’étangs-refuges et de canaux. L’étang-refuge permet aux poissons un accès àla nourriture quand le niveau de l’eau baisse et facilite leur pêche. La rizipisciculturenécessite l’achat d’alevins 1 qui seront introduits dans les rizières.

Source : d’après www.ag.aubrun.edu.

1. Jeunes poissons.

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Sujet 14 | Énoncé

� Document 3

Actions des poissons sur l’écosystème rizicole

[...] Les systèmes riz-poisson peuvent améliorer les fertilisations du sol via les excrémentsdes poissons (permettant une réduction de l’usage d’engrais par rapport à la rizicultureclassique). De plus, les poissons dévorent les insectes et les mollusques aquatiques quipullulent dans les rizières et se nourrissent des jeunes pousses de riz. Les poissons pro-tègent donc les plants de riz sans qu’il soit nécessaire de recourir aux pesticides. D’autrepart, le fait de laisser la rizière en eau réduit aussi la pousse des mauvaises herbes et doncl’utilisation de désherbant.

Source : d’après ENGREF Centre de Montpellier, mars 2007.

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Sujet 14 | Énoncé

Schéma simplifié du fonctionnement de l’écosystème rizicole associé à la pisciculture

Source : d’après Pisciculture extensive en Guinée Forestière. Modèle de développement intégré etrizipisciculture.

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Sujet 14 | Énoncé

� Document 4

Rendements piscicoles et du riz lors d’une expérimentation menée en 2000 et 2001 enGuinée

Riziculture(cas témoin)

Rizipisciculture Rizipisciculture + son de riz

Les casiers, numérotés de 1 à 9, sont des bassins de riziculture ou de rizipisciculture de 600 m2

chacun.Rendementen r/z

1,50 tonne/ha 1,45 tonne/ha 1,65 tonne/ha

Rendementen poissons

324 kg/ha 700 kg/ha(pour 100 kg/ha d’alevinsd’Oreochromis nilocitusintroduits)

1055 kg/ha(pour 100 kg/ha d’alevinsd’Oreochromis nilocitusintroduits)

Source : d’après Pisciculture extensive en Guinée Forestière. Modèle de développement intégré etrizipisciculture.

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Sujet 14 | Énoncé


Monsieur T. est responsable du développement de nouvelles formes d’agriculture. Il doit ré-diger un rapport sur le projet d’installation d’une rizipisciculture dans un village de Guinéeforestière, projet dont l’objectif est d’améliorer les conditions de vie et la santé des popula-tions tout en préservant l’environnement.Rédigez le rapport de ce responsable.Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connais-sances (qui intègrent entre autres les connaissances acquises dans différents champs disci-plinaires).


Le sujet porte sur une nouvelle technique agricole associant la culture du riz avec l’éle-vage du poisson, la rizipisciculture. La forme demandée est un rapport d’expérimentation.Mettez bien en évidence les différents points, résultats et explications de votre expérimen-tation avec des titres. Vous devez montrer au correcteur que vous maîtrisez le sujet commeMonsieur T., responsable du développement de nouvelles formes d’agriculture.


Décrire les documents les uns après les autres. Vous éviterez cette erreur en listant lesdifférents arguments en faveur de la rizipisciculture au brouillon.


1. Lire chaque document et noter ou surligner les informations importantes.2. Faire le plan de votre réponse au brouillon (les grandes lignes sont données dans laquestion).Proposition de plan :Introduction : exposé de la problématique. Pénurie alimentaire, manque de surface agri-cole pour la pisciculture, expérimentation de la rizipisciculture...Développement :– conditions de réalisation d’une rizipisciculture dans une riziculture ;– répondre aux besoins alimentaires et de santé des populations : des rendements aug-mentés (résultats des rendements expérimentaux : citer les valeurs chiffrées), apportalimentaire plus équilibré constitué de protéines animales et végétales ;

– préserver l’environnement : une meilleure fertilisation, une réduction des organismesnuisibles, une réduction des mauvaises herbes ;

– améliorer les conditions de vie des populations (meilleurs revenus, diminution descoûts).

Conclusion : rizipisciculture, une agriculture durable.3. Rédiger en suivant la trame de votre brouillon.

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Sujet 14 | Corrigé

Rapport de Monsieur T. concernant le projet d’installation d’unerizpisciculture dans un village de Guinée forestière

Introduction

LaGuinée forestière souffre d’une grave pénurie alimentaire en raison de l’afflux depuis 1990d’un nombre important de réfugiés. La culture du riz ne suffit pas à satisfaire les besoins ali-mentaires de la population et occupe tous les espaces qui pourraient servir à la pisciculture.Dans la perspective du développement de nouvelles formes d’agriculture, un projet d’instal-lation d’une rizipisciculture a été expérimenté. Il s’agit d’associer à la culture de riz, l’élevagedu poisson.Les résultats de cette expérimentation sont tout à fait positifs et le développement de la rizi-pisciculture permettrait d’améliorer les conditions de vie et la santé des populations tout enpréservant l’environnement.Dans ce rapport, je vais donc vous présenter les modalités de mise en place d’une rizipisci-culture. Nous verrons ensuite les résultats de l’expérimentation et ses nombreux avantages.

I. Conditions de mise en place d’une rizipisciculture

La rizipisciculture consiste à associer l’élevage à la culture du riz. Elle nécessite quelquestransformations des rizières, réalisables facilement et peu coûteuses. Des petites diguesdoivent être construites tout autour de la rizière afin de conserver l’eau. Une entrée et unesortie d’eau doivent être prévues. Un étang-refuge doit être réalisé au centre de la rizière avecune certaine profondeur permettant de garantir aux poissons un niveau d’eau suffisant lorsquele niveau baisse. Ils y trouvent de la nourriture et cela facilite la pêche. Enfin, il est nécessaired’acheter quelques alevins à introduire dans la rizière pour débuter la rizipisciculture.

II. Répondre aux besoins alimentaires et améliorer la santé des populations

1. Des rendements augmentés : résultats obtenus lors d’une expérimentation en2000 et 2001

Nous avons expérimenté une rizipisciculture en 2000 et 2001 et comparé les rendementsobtenus en riz et en poissons dans le cas d’une riziculture classique constituée de trois casiers(culture témoin), d’une rizipisciculture de trois casiers et dans celui d’une rizipisciculturedans laquelle a été ajouté du son de riz, avec trois casiers également.Le rendement d’une rizière est de 1,50 tonne/ha avec un rendement de poissons, les tilapias,qui viennent naturellement s’y installer, de 324 kg/ha. Le rendement en riz dans la rizipis-ciculture diminue légèrement à 1,45 tonne/ha, tandis que le rendement en poissons est trèssupérieur atteignant 700 kg/ha avec une espèce introduite, Oreochromis nilocitus.

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Sujet 14 | Corrigé

La réduction du rendement en riz peut s’expliquer par le fait que les poissons vont se nourrirde jeunes pousses de riz. Dans la perspective de maintenir le rendement du riz, nous avonsajouté à la rizipisciculture du son de riz, source de nourriture pour les poissons dans les troisderniers casiers. Nous avons constaté une hausse à la fois du rendement en riz (1,65 tonne/ha)et du rendement en poissons (1055 kg/ha).

2. Un apport alimentaire plus équilibréAinsi, la rizipisciculture associée au son de riz est une solution intéressante pour répondre auxbesoins alimentaires des populations et leur assurer de ce fait une meilleure santé, puisqu’unealimentation équilibrée apportant des protéines animales et végétales renforce les défensesimmunitaires et permet une bonne croissance des enfants.

III. Préserver l’environnement

La rizipisciculture présente également des avantages non négligeables pour l’écosystème ri-zicole.

1. Une meilleure fertilisationLes excréments des poissons contribuent à fertiliser le sol après minéralisation, ce qui vapermettre de réduire les quantités d’engrais. Les excréments sont source d’azote. L’azotese présente sous deux formes : NO3

-, l’ion nitrate, qui est absorbé par les racines du riz,élément indispensable à la plante pour sa croissance (photosynthèse) ; l’ion ammonium, NH4

+

qui se fixe sur le complexe argilo-humique (CAH) du sol, chargé négativement. Le CAHest une surface d’échanges avec les ions de la solution du sol. Les ions (K+, NH4

+, Ca2+...)sont libérés au fur et à mesure dans la solution du sol, en fonction des prélèvements desions minéraux par les plantes. Ainsi les excréments des poissons contribuent à recharger lecomplexe argilo-humique.

2. Une réduction des organismes nuisiblesLes poissons dévorent les insectes et mollusques aquatiques nuisibles, qui pullulent et dé-truisent les jeunes pousses de riz. La présence des poissons permet de réduire les quantités depesticides.

3. Une réduction des mauvaises herbesLa rizière est maintenue en eau en permanence en raison des poissons, ce qui limite la proli-fération des mauvaises herbes et l’utilisation de désherbants.Remarque : un excès d’engrais azoté peut entraîner l’eutrophisation du milieu.Ainsi l’élevage de poissons dans les rizières permet une agriculture plus respectueuse de l’en-vironnement, utilisant moins d’engrais et de pesticides, dont l’utilisation en quantités impor-tantes s’est révélée nocive pour la santé des populations (avec notamment le développementde cancers), et polluante pour les eaux de surface et les nappes phréatiques.

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Sujet 14 | Corrigé

IV. Améliorer les conditions de vie des populations

La rizipisciculture permet très rapidement d’améliorer les conditions de vie des paysans, quipourront réduire les coûts de production du fait des besoins moins importants d’engrais, depesticides et d’herbicides, tout en augmentant leur gain, puisque le rendement en riz est aug-menté et complété par une production importante de poissons. Par contrecoup, le niveau glo-bal des populations se verra augmenté.

Conclusion

La rizipisciculture apparaît comme une agriculture durable, c’est-à-dire permettant de satis-faire les besoins actuels des populations, tout en préservant l’environnement pour les généra-tions futures.L’expérimentation réalisée répond aux objectifs d’amélioration des conditions de vie et desanté des populations, tout en préservant l’environnement.

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De nombreuses restaurations collectives font le choix, pour leurs réalisations culinaires àbase d’œufs crus ou peu cuits, d’utiliser des ovoproduits, comme des œufs entiers pasteurisésliquides ou de la poudre d’œufs, plutôt que des œufs en coquille. En effet, la réglementationpour l’utilisation de ces derniers est extrêmement contraignante. L’ensemble des ovoproduitsreprésente actuellement environ 36 % de la consommation d’œufs en France.

� Document 1

Bactéries responsables des Toxi-Infections Alimentaires Collectives (TIAC)

Selon l’Institut de Veille Sanitaire français (InVS), les salmonelles sont les bactéries pa-thogènes responsables de la majorité des TIAC mettant en cause les produits fabriqués àbase d’œufs.

Mode decontamination

Effets toxiques Conditionsphysico-chimiquesde développement

Salmonelles Principalement à causede coquilles souilléespar des déjectionsinfectées.

Gastro-entérites appeléessalmonelloses, souventguéries en quelques jours,mais pouvant être mortellesdans le cas de personnesaffaiblies.

10 °C < Tempéra-ture < 50 °Caw 1 > 0,91

Source : d’après le numéro spécial qualité de l’œuf INRA Productions animales, 2010.

1.Dans un aliment, l’activité de l’eau, notée aw, représente la teneur en eau disponible. Comprise entre 0 (aucuneeau disponible) et 1 (totalité de l’eau disponible), elle s’exprime sans unité.

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Sujet 15 | Énoncé

� Document 2

Caractéristiques des ovoproduits commercialisés

Types d’ovoproduitsCaractéristiques

Œuf entier liquide Œuf entier en poudre

Principaux traitements subis Chauffageentre 65 °C et 68 °C pendant5 à 6 min puis refroidissementrapide à 4°C

L’eau est retirée de l’aliment àbasse température(entre 25 et 40 °C).

Durée de conservation(avant ouverture)

39 jours 12 mois

Température deconservation

Entre 0 °C et 4 °C Entre 5 °C et 25 °C

Eau disponible aw 2 aw > 0,91 0,2 < aw < 0,3

� Document 3

Recommandations liées à l’utilisation des œufs en coquille

– Lors du contrôle de conformité à réception, il convient de s’assurer que le véhicule delivraison est propre et en bon état d’entretien.– La coquille des œufs doit être propre et intacte.– Le code figurant sur les œufs de poule est aujourd’hui le traceur le plus pertinent pourremonter à un élevage de poules pondeuses en cas de toxi-infection alimentairecollective. Il est recommandé de le relever et de le conserver durant une période de7 jours après consommation. [...]– Il convient de lutter contre les risques de contamination croisée. En particulier, lenettoyage-désinfection du matériel après chaque opération, la sensibilisation dupersonnel, le lavage des mains, constituent les règles élémentaires mais efficaces.– Il est recommandé de conserver les œufs en coquille à une température constante. Eneffet, il est important que la température lors du transport et du stockage ne subisse pas deforts écarts. En effet, toute condensation sur la coquille résultant d’une variationimportante de température peut conduire au transfert des bactéries présentes sur lacoquille à l’intérieur de l’œuf.– La température optimale de stockage des œufs est de 15°C. Il est toutefois recommandéde les stocker dans des enceintes réfrigérées (chambre froide à 4°C). Lors de l’utilisationdes œufs, il est ensuite préférable de ne sortir des enceintes réfrigérées que la quantitéd’œufs nécessaire. Dans ces conditions, les œufs en coquille peuvent être conservésjusqu’à deux semaines.

2.Voir définition avec le document 1.

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Sujet 15 | Énoncé

– Casser les œufs dans un récipient différent de celui utilisé pour les fabrications.Source : d’après une note de service du 7 août 2006 émanant du ministère de l’Agriculture et de la

Pêche.


Agent des Services Vétérinaires, en charge de la prévention des risques de contamination desaliments, préparez une argumentation scientifique qui servira à expliquer aux responsablesde cantine scolaire pourquoi il est conseillé de ne plus utiliser d’œufs en coquille au profitd’ovoproduits (œufs entiers liquides ou poudre d’œufs) pour la préparation des plats à based’œufs crus ou peu cuits.Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connais-sances (qui intègrent entre autres les connaissances acquises dans différents champs disci-plinaires).


Vous devez construire l’argumentation d’un agent vétérinaire pour encourager les respon-sables des cantines à utiliser des œufs en poudre ou liquides au lieu des œufs à coquillepour la préparation de plats du fait d’un risque d’intoxication alimentaire lié au développe-ment des salmonelles (bactéries pathogènes) sur les coquilles des œufs contaminés par lesdéjections. Pour cela, vous devez montrer que les conditions de fabrication et de conser-vation des ovoproduits détruisent ou empêchent la prolifération des salmonelles qui sedéveloppent dans un milieu avec des caractéristiques bien précises tandis que l’utilisationdes œufs à coquille présente de nombreuses contraintes.


Paraphraser les documents sans ordonner les idées afin de construire votre argumentation.


Il s’agit de montrer vos connaissances sur les conditions de développement des micro-organismes tout en exploitant les informations des documents.1. Lire chaque document attentivement et noter ou surligner les informations importantes.2. Faire un plan détaillé de votre argumentation au brouillon.Introduction : exposé de la problématique. Limiter les TIAC véhiculées par les coquillesd’œufs et privilégier l’utilisation des ovoproduits.Développement :– le problème des œufs à coquille : les risques liés à l’utilisation des œufs à coquille etdonc les salmonelloses (document 1), les recommandations de la note de service duministère de l’Agriculture et de la Pêche qui créent de fortes contraintes (document 3) ;

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Sujet 15 | Énoncé

– les avantages des ovoproduits : les conditions de fabrication des ovoproduits (docu-ment 2) détruisent ou enrayent le développement des salmonelles au regard de leursconditions optimales de développement (document 2), durée de conservation plus im-portante, réduction des contraintes d’utilisation.

Conclusion : nombreux intérêts des ovoproduits.3. Rédiger en suivant la trame de votre plan.

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Sujet 15 | Corrigé

Madame, Monsieur,Vous êtes responsable d’une cantine scolaire et une de vos préoccupations majeures est de ga-rantir une bonne hygiène des produits servis afin d’éviter toutes Toxi-Infections AlimentairesCollectives (TIAC), qui auraient des conséquences fâcheuses sur la santé des enfants.En tant qu’agent des Services Vétérinaires, en charge de la prévention des risques de contami-nation des aliments, je viens vous donner des éléments d’information afin de vous encouragerà utiliser des ovoproduits (œufs entiers liquides ou poudre d’œufs) pour la préparation desplats à base d’œufs crus ou peu cuits à la place d’œufs en coquille. En effet, ces derniers sontsusceptibles de favoriser le développement de bactéries pathogènes à l’origine d’infections,alors que les ovoproduits vont vous apporter de nombreux avantages et réduire les risquesinfectieux.L’utilisation des œufs à coquille pour la réalisation de plats à base d’œufs crus ou peu cuitsprésente des risques certains de Toxi-Infections Alimentaires Collectives (TIAC). En effet, lamajorité des TIAC sont dues à des salmonelles, bactéries pathogènes très souvent présentessur les coquilles d’œufs souillées par des déjections infectées.Les salmonelles provoquent des gastro-entérites, nommées salmonelloses, qui se guérissenten quelques jours pour une personne en bonne santé, mais qui peuvent être mortelles chezdes personnes fragiles.Pour cette raison, une note de service du 7 août 2006 du ministère de l’Agriculture et de laPêche donne un certain nombre de consignes concernant leur utilisation, qui présente de nom-breuses contraintes : outre les conditions de propreté du camion de livraison et des coquilles,il est nécessaire de conserver le code figurant sur les œufs pendant 7 jours après consomma-tion et d’appliquer les règles d’hygiène lors de la manipulation : lavage des mains, nettoyageet désinfection du matériel, utilisation de différents récipients afin d’éviter les contaminationscroisées. La température de conservation recommandée (transport et stockage sans casser lachaîne du froid) est de 4 °C afin de réduire le développement d’éventuelles bactéries présentesà la surface des coquilles et susceptibles de contaminer l’intérieur de l’œuf si la coquille a étéendommagée.Ces risques et ces contraintes peuvent être réduits grâce à l’utilisation des ovoproduits. Ils’agit d’œufs entiers pasteurisés liquides ou de la poudre d’œufs. Ils représentent déjà 36 %de la consommation d’œufs en France.Vous vous demandez peut-être comment sont préparés ces produits et quelles garanties ilsapportent par rapport aux œufs à coquille ?Les œufs entiers liquides sont chauffés à 65 ou 68 °C pendant 5 ou 6 min, ce qui permetune pasteurisation, c’est-à-dire la destruction de certains micro-organismes, notamment lessalmonelles (dont le développement se réalise entre 10 et 50 °C). Ils sont ensuite refroidisà 4°C et se conservent entre 0°C et 4 °C pendant 39 jours s’il n’y a pas eu ouverture.Pour fabriquer des œufs en poudre, l’eau est retirée de l’aliment à basse température,entre 25 et 40 °C. Leur conservation est de 12 mois à une température entre 5 et 25 °C.L’activité de l’eau (teneur en eau disponible) est faible, comprise entre 0,2 et 0,3, inhibant

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Sujet 15 | Corrigé

ainsi le développement des salmonelles.Comme vous le savez, les bactéries se développent très rapidement (une division toutes les20 minutes, par exemple) si elles se trouvent dans certaines conditions optimales : richesseen matière organique, température, humidité, pH, disponibilité en eau de l’aliment.Dans des conditions non optimales, les micro-organismes ralentissent ou inhibent leur déve-loppement, sans forcément être détruits.Les salmonelles se développent entre 10 °C et 50 °C et plus particulièrement sur des alimentscontaminés par des germes fécaux et ayant une forte disponibilité en eau. C’est le cas desœufs à coquille.Bien sûr, une conservation d’œufs à coquille à 4 °C va enrayer le développement d’éventuellessalmonelles présentes, sans toutefois détruire les bactéries.L’utilisation des ovoproduits permet donc :– une destruction des micro-organismes, dont les salmonelles, pour les œufs liquides, et pasde développement possible si la conservation se fait à une température inférieure à 4 °C ;

– une réduction de l’eau disponible dans l’aliment qui empêche le développement des sal-monelles ;

– une durée plus importante de conservation : 39 jours (œufs liquides) ou 12 mois (œufs enpoudre) au lieu de 15 jours.

Ainsi, les conditions de fabrication des ovoproduits permettent de supprimer ou d’enrayer ledéveloppement des salmonelles, principales responsables des gastro-entérites.Je vous conseille donc de privilégier l’utilisation de ces produits afin de réduire le risquede TIAC. Vous supprimerez également un certain nombre de contraintes liées à l’utilisationdes œufs à coquille. Bien sûr, leur utilisation nécessite également une hygiène rigoureuse, lerespect de la chaîne du froid et le respect des durées de conservation.

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Le 30 octobre 2011, le cap des sept milliards d’êtres humains a été franchi sur la planète.Subvenir aux besoins alimentaires de ces milliards d’êtres humains, tout en respectant l’en-vironnement, est un des enjeux actuels majeurs. Les fermes hors sol peuvent-elles répondreà cette problématique ?

� Document 1

Les sols en danger

Par ses activités, l’Homme modifie la structure des sols indispensables à l’agriculture.Le tableau suivant présente quelques conséquences des activités humaines sur les solsagricoles.

Activités humaines ConséquencesUrbanisation Perte annuelle de 60 000 hectares de sol sous le

béton.Surpâturage, labours trop profonds Altération des complexes argilo-humiques du

sol et donc accentuation de l’érosion des solspour : 45 % des sols en Europe, 25 % des solsen France.

Selon l’institut national de la recherche agronomique (INRA), la vitesse de formationd’un sol est de 0,02 à 0,1 mm par an alors que l’érosion moyenne exporte 1 mm de sol enun an.La résistance et la structure « d’éponge » du sol dépendent du complexe argilo-humique.

� Document 2

Les fermes sur les toits au Québec

Ces fermes hors sol imaginées au Québec sont des serres placées sur les toits de bâtimentsindustriels, qui permettent la culture hors sol de fruits et légumes avec une utilisationoptimale de l’eau et de l’énergie.Depuis 2011, une première serre d’environ 3 000 m2 approvisionne localement 2 000 per-sonnes en fruits et légumes chaque semaine.Les serres de ces fermes hors sol sont capables de recréer des conditions de température etde lumière propices à la culture de chaque espèce cultivée. Elles utilisent l’eau de pluie en

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Sujet 16 | Énoncé

goutte à goutte, et utilisent des insectes, comme la coccinelle, pour lutter contre d’autresinsectes.Ces fermes d’un nouveau genre proposent des fruits et légumes cultivés sans herbicide,sans fongicide et sans pesticide.

� Document 3

Les cultures hors sol

PrésentationLes cultures hors sol ou sans sol se définissent comme des cultures de végétaux effectuantleur cycle complet de production sans que leur système racinaire soit en contact avec leurenvironnement naturel : le sol. Dans la plupart des systèmes hors sol, les racines desvégétaux se développent sur un support solide (ou substrat généralement inerte). L’ali-mentation est assurée par un arrosage au goutte à goutte avec une solution nutritive quiapporte l’eau, l’oxygène dissous, et les éléments minéraux indispensables. Cette solutionnutritive correspond à de l’eau enrichie par des engrais solubles qui respectent les besoinsspécifiques des végétaux. Lorsque la plante a puisé dans cette solution nutritive ce dontelle a besoin, il reste la solution de drainage.

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Sujet 16 | Énoncé

Commentaires de l’INRALes cultures hors sol permettent la maîtrise de plusieurs facteurs du milieu et une forteproductivité.Leur récent développement s’accompagne malheureusement de rejet important de solu-tion de drainage dans les cours d’eau ou les nappes souterraines. Pour limiter ce problèmetout en gardant les avantages de la culture hors sol, il est recommandé d’estimer le plusprécisément possible les besoins hydriques et minéraux de la plante et de recycler la so-lution de drainage.Source : d’après le site de l’INRA (Institut National de la Recherche Agronomique), www.inra.fr.


Responsable d’un site Internet présentant les initiatives en faveur du développement durable,vous rédigez un article ayant pour titre : « Les fermes hors sol, une réponse possible auxbesoins alimentaires des milliards d’êtres humains, tout en respectant l’environnement ».Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connais-sances (qui intègrent entre autres les connaissances acquises dans différents champs disci-plinaires).


Dans ce sujet, il s’agit de montrer en quoi les fermes hors sol sont un exemple de solutionqui peut permettre une production agricole tout en préservant l’environnement, afin desatisfaire la demande alimentaire de la population mondiale toujours en croissance. Vousdevez expliquer en quoi consiste la culture hors sol en vous aidant des documents et devos connaissances sur les besoins des plantes.

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Sujet 16 | Énoncé

Vous pouvez expliquer pourquoi l’agriculture intensive n’est plus une réponse adéquatepuisque les sols ont été dégradés et l’environnement pollué. Le développement durablequi vise à satisfaire les besoins des populations actuelles tout en donnant aux générationsfutures la possibilité de satisfaire leurs besoins s’inscrit dans un souci de gestion de notreagriculture sur le long terme.


Ne pas faire une étude des documents les uns après les autres, mais ne pas oublier quevous devez rédiger un article pour un site Internet : construisez votre texte de grandsparagraphes et de titres qui interpellent.


N’hésitez pas à exploiter vos connaissances personnelles, vous pouvez citer des exemplesde pollution que vous connaissez dans votre région ainsi que des exemples d’exploitationagricole originaux en complément des données sur les fermes hors sol.1.Lire tranquillement les documents et relever toutes les informations utiles à votre exposé(vous pouvez surligner les points importants).2. Faire un plan au brouillon (le plus détaillé possible) de votre argumentation en y inté-grant les informations des documents, vos exemples.Proposition de plan :Introduction : exposé de la problématique. Par exemple, une population mondiale tou-jours plus nombreuse à nourrir et une dégradation des sols agricoles.Développement :– la dégradation des sols liée à l’agriculture intensive (lessivage, pollutions) ;– les avantages des fermes hors sol.Conclusion : après une phrase de synthèse, proposez une ouverture (autre technique, uneréflexion...).3. Trouver des titres à vos paragraphes. On vous demande de rédiger votre texte sous laforme d’un article pour un site Internet, chercher des titres « accrocheurs », si possible, etfaire plusieurs paragraphes pour faciliter la lecture.

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Sujet 16 | Corrigé

« Les fermes hors sol, une réponse aux besoins alimentaires dans lerespect de l’environnement »

Introduction

Le 30 octobre 2011 le cap des sept milliards d’humains a été franchi sur la planète !Comment réussirons-nous à nourrir une population toujours plus nombreuse alors que l’en-vironnement, et notamment les sols, sont sans cesse dégradés ?Quelles solutions peuvent être apportées dans le cadre du développement durable ?La commission Brundtland de l’ONU en 1987 indique : « Le développement durable est undéveloppement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la possibilité, pour lesgénérations à venir, de pouvoir répondre à leurs propres besoins ».Il est essentiel et urgent de trouver de nouvelles méthodes agricoles qui permettent une bonneproductivité tout en limitant les pollutions de l’environnement. Les fermes hors sol semblentapporter des réponses très intéressantes à ces problématiques.

Les sols sont en dangers ! (réduction et érosion des surfaces agricoles)

Les activités humaines interfèrent sur la qualité des sols et sur les surfaces agricoles.La surface des sols agricoles est sans cesse réduite en raison de l’urbanisation croissante quirépond à une arrivée importante des populations vers les villes. On estime la perte annuelle à60 000 hectares de sol.De plus, de nombreuses surfaces agricoles voient leurs sols altérés en raison du surpâturageet de labours trop profonds, qui concourent à altérer le complexe argilo-humique du sol. Lesol est une couche superficielle de l’écorce terrestre, formée de matière minérale provenantde l’altération de la roche mère du sous-sol et de matière organique résultant de la dégrada-tion des êtres vivants après leur mort (humus). C’est au niveau du sol que se développent lesracines des plantes et qu’elles puisent les ions minéraux dont elles ont besoin. Le complexeargilo-humique ou CAH est constitué d’argile et d’humus. Sa surface est chargée négati-vement, ce qui permet la fixation des cations (CA2+, K+, NH4

+, Mg2+...) et des échangespermanents avec la solution du sol. Il contribue donc à la mise en réserve ou à la libérationdes ions minéraux pour les plantes, et sa structure « d’éponge » permet une rétention d’eauégalement indispensable à la croissance des végétaux.Lorsque les sols sont nus, en absence de culture, le lessivage par les pluies entraîne les ionsminéraux ainsi que les particules du sol.L’altération du CAH accentue l’érosion qui est d’environ 45 % des sols d’Europe et 25 % dessols de France. L’INRA a calculé que la vitesse de formation d’un sol est très lente : de 0,02à 0,1 mm par an, tandis que l’érosion exporte 1 mm de sol par an. Il est urgent d’agir !

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Sujet 16 | Corrigé

Pollution des sols agricoles et dangers pour notre santé

Depuis plus d’une trentaine d’années, les méthodes utilisées dans les agrosystèmes ont viséà augmenter toujours plus les rendements des cultures. Pour cela, les agriculteurs ont étéencouragés à utiliser des engrais pour fertiliser les sols, et des pesticides pour lutter contreles mauvaises herbes et les nuisibles. Malheureusement, les dosages excessifs ont provo-qué des pollutions importantes (par exemple, la pollution azotée due à un excès de nitrates)des eaux superficielles ou des nappes phréatiques, contribuant à des phénomènes tels quel’eutrophisation des cours d’eau et les «marées vertes » en Bretagne. La pollution de l’eaua, par ailleurs, des conséquences sur la santé (cancers, malformations fœtales...) et des régionsentières sont dépourvues d’eau potable.On a pu ainsi retrouver de l’herbicide Roundup utilisé aux États-Unis dans l’air et l’eau depluie en France, montrant la dispersion de la molécule constitutive d’un continent à l’autre,ainsi que sa faible dégradation. Certains produits sanitaires comme le DDT sont maintenantinterdits en raison de leur toxicité pour les animaux et les végétaux.Ainsi l’agriculture intensive, qui vise à gérer l’agriculture sur le mode de la productionindustrielle a permis d’augmenter les rendements, mais n’a pas préservé l’environnement etla santé des populations, bien au contraire (pollution par les engrais, consommation excessived’eau pour l’arrosage, réduction de la biodiversité...).Il est donc urgent de repenser la façon de gérer les agrosystèmes et de trouver des solutionsinnovantes dans la perspective d’une agriculture durable qui réponde aux besoins croissantsde la population mondiale.

Les fermes hors sol, une initiative intéressante pour augmenter les surfaces agricoles

Au Québec, des fermes ont vu le jour sur des toits industriels. Ainsi, des surfaces importantespeuvent être consacrées à l’agriculture dans des zones où les terres sont insuffisantes ou pol-luées, avec des populations importantes. Une serre de 3 000m2 approvisionne 2 000 personnesen fruits et légumes chaque semaine.Obtenir de bons rendements et préserver l’environnementCes fermes réalisent la culture hors sol qui consiste à apporter tous les éléments nutritifsnécessaires à la croissance des plantes dans une solution nutritive, en absence de sol. Lesplantes vertes réalisent la photosynthèse qui nécessite de la lumière, du dioxyde de carboneainsi que de l’eau, de l’oxygène dissous et des ions minéraux, en quantité variable selon lesplantes.L’exposition solaire est bonne puisque les serres sont sur les toits et la température peut êtrerégulée par ouverture plus ou moins importante des fenêtres.Les racines des plantes sont placées dans un support inerte et la solution nutritive est dosée afinde répondre aux besoins spécifiques de la plante. Néanmoins, l’INRA préconise de recyclerles solutions de drainage, qui contiennent des ions minéraux, afin d’éviter les problèmes depollution des cours d’eau et des nappes phréatiques rencontrés avec l’agriculture intensive.

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Sujet 16 | Corrigé

La quantité d’eau pour l’arrosage est réduite grâce au système du goutte à goutte.La lutte biologique y est favorisée afin d’éviter les insecticides. Par exemple, des coccinellessont utilisées pour détruire les pucerons.

Un autre regard sur l’agriculture

La population mondiale augmente en permanence et il est important d’encourager et de sou-tenir les initiatives en faveur d’une agriculture durable, plus écologique. Les fermes hors solpeuvent apporter une solution intéressante pour la culture des fruits et légumes dans cer-taines régions. D’autres solutions innovantes peuvent être trouvées suivant les caractéris-tiques propres aux différentes régions du globe. Cela permettra de développer ce que certainschercheurs nomment « l’agro-écologie » , qui favorise le développement d’une agricultures’appuyant sur la polyculture, utilisant des semences traditionnelles plutôt qu’industrielles,des biopesticides et des engrais organiques plutôt que des engrais de synthèse pour fertiliserles sols et lutter contre les espèces invasives (réduire les intrants).C’est en changeant notre approche de l’agriculture que nous réussirons à nourrir toutes lespopulations.

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La présence d’ions nitrate (NO3�) en excès dans les eaux de surface et les nappes phréatiques

pose des problèmes sanitaires et environnementaux.C’est un enjeu de santé publique, car l’eau de boisson doit répondre à des normes de potabilité.Le contrôle de la concentration en ions nitrate est également un enjeu de protection de l’envi-ronnement, car une trop grande teneur dans les eaux de surface conduit à une surproductiond’espèces végétales aquatiques et, à terme, à la destruction de nombreuses espèces vivantes.Les ions nitrate proviennent de la fertilisation azotée des agrosystèmes, et aussi de la miné-ralisation naturelle des matières organiques du sol.Ayant été pendant longtemps incités à utiliser les engrais azotés pour accroître les rendementsagricoles, les agriculteurs se voient aujourd’hui imposer des mesures pour lutter contre lapollution azotée.

� Document 1

Document d’information édité par une chambre d’agriculture

Source : d’après cda-vosges.fr.

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Sujet 17 | Énoncé

Qu’est-ce qu’une CIPAN?Il s’agit d’une « Culture Intermédiaire Piège à Nitrates » (ray-grass, phacélie, moutardeblanche...), implantée dans le but de prélever et de stocker les nitrates se trouvant dans lesol lorsque celui-ci n’est pas occupé par la culture principale (blé, maïs...).L’implantation de la CIPAN permet ainsi de retenir temporairement l’azote dans la biomassevégétale. Cette biomasse va ensuite être minéralisée et remettre une partie de l’azote prélevéà disposition de la culture suivante.La CIPAN doit être implantée au plus tard au 1er septembre, et maintenue au moins jusqu’au1er novembre.

� Document 2

Le sol est un milieu complexe composé de matières minérales et organiques, d’air etd’eau. Les argiles (matières minérales) s’associent à la matière organique du sol (l’hu-mus) pour former le complexe argilo-humique (CAH). La structure en feuillets des argilesconfère au complexe une charge négative. Une partie des cations en solution dans le sol(Ca2+, K+, H+, Na+...) peuvent alors s’y fixer. Le complexe argilo-humique est ainsi unvéritable réservoir d’éléments nutritifs pour la culture.

� Document 3

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Sujet 17 | Énoncé


Monsieur X. est agriculteur dans les Vosges, dans la région de Neufchâteau qui est classée« zone vulnérable ».Expliquez à Monsieur X. les intérêts de cette obligation d’implanter une CIPAN avant laculture de printemps.Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connais-sances (qui intègrent entre autres les connaissances acquises dans différents champs disci-plinaires).


Vous devez développer un argumentaire envers un agriculteur afin de justifier les direc-tives de la chambre d’agriculture qui rend obligatoire, à partir de 2012, l’implantationd’une CIPAN (Culture Intermédiaire Pièges à Nitrates) dans les zones vulnérables. Vousvous appuierez sur les informations apportées par les documents que vous compléterezavec vos connaissances personnelles.


Une étude des documents les uns après les autres sans faire de liens entre eux, ni apporterde connaissances. Les informations des documents vous apportent les éléments de votreargumentaire.


1. Lire attentivement chaque document et repérer les informations importantes.2. Lister au brouillon tous les éléments de votre argumentaire, numéroter ces argumentsdans un ordre logique pour faciliter votre rédaction et citer également les numéros desdocuments à commenter :

– les causes de la pollution par les nitrates : un mauvais dosage des engrais, les limitesdu fonctionnement du CAH et du prélèvement des ions par les plantes, le lessivage dusol en absence de couverture végétale, l’importance de la pluviométrie de la région, lapollution de la nappe phréatique, des rivières ;

– les conséquences de la pollution par les nitrates : sur la santé humaine (ex : potabilité del’eau, santé de nouveau-nés, cancers...), sur l’environnement (eutrophisation des lacset rivières avec disparition d’espèces, marées vertes sur les plages...), notion de zonesvulnérables ;

– les particularités et intérêts des plantes pièges à nitrates, prélèvement et stockage desnitrates, limiter le lessivage, libération de l’azote ultérieurement, réduire le coût deproduction, limiter les engrais, protéger l’environnement et la santé...

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Sujet 17 | Énoncé

3. Rédiger votre réponse en vous adressant à Monsieur X. Soyez précis en complétant lesinformations de chaque document par vos connaissances. Imaginez que vous vous trouvezdevant la personne que vous devez convaincre grâce à un argumentaire solide.

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Sujet 17 | Corrigé

Monsieur X.,Comme vous le savez, depuis 2012, l’implantation d’une CIPAN avant la culture de printempsest obligatoire. Cette Culture Intermédiaire Piège àNitrates a pour but de prélever et de stockerles nitrates en excès dans le sol avant que celui-ci ne soit occupé par la culture principale.Quelles sont les raisons et quels sont les intérêts de cette culture, rendue obligatoire par lachambre d’agriculture ?Les ions nitrate proviennent de la minéralisation des matières organiques du sol mais prin-cipalement de la fertilisation azotée des agrosystèmes. Les agriculteurs ont été encouragéspendant de nombreuses années à épandre des engrais azotés afin d’accroître les rendements.Or, un excès d’engrais peut provoquer une pollution azotée. La croissance des plantes né-cessite des minéraux. En effet, les plantes puisent par leurs racines les minéraux (sous formede cations principalement) dont elles ont besoin dans la solution du sol. Le sol renferme uncomplexe argilo-humique (CAH) dont la structure en feuillets des argiles donne une chargenégative capable de fixer une partie des cations en solution dans le sol (Ca2+, K+, H+, Na+...).Il constitue ainsi une réserve d’éléments nutritifs pour les végétaux. Dans le cas d’un épan-dage d’engrais excessif, le CAH étant saturé, les cations ne peuvent se fixer et s’accumulentdans les nappes phréatiques et les eaux de surface.Une pollution par les nitrates a des conséquences sur la santé publique puisque l’organisme ala faculté de transformer les nitrates en nitrites, qui réduisent les capacités de l’hémoglobineà transporter le dioxygène. Chez les nourrissons de moins de quatre mois, les nitrates peuventprovoquer des cyanoses mortelles. Les nitrates de l’eau de boisson ne doivent pas dépasser50 mg/l, qui est la limite des normes de potabilité. Les nitrates participent également à laformation de nitrosamines ayant des effets cancérigènes.Sur l’environnement, les nitrates en excès provoquent la prolifération d’espèces végétales.Par exemple, en Bretagne, le phénomène des « marées vertes » résulte de la proliférationd’algues vertes du fait de l’excès d’azote des rivières qui arrive en mer. Le développement duphytoplancton peut contaminer les coquillages. En rivière, un phénomène d’eutrophisationpeut se produire avec une réduction du taux de dioxygène entraînant la mort de nombreusesespèces animales aquatiques.Pour ces raisons, il est très important d’agir afin de limiter les excès d’azote liés à l’épandaged’engrais, puisque les cultures ne vont pas utiliser la totalité de l’apport d’azote.La CIPAN est une solution intéressante et efficace à la fois pour vous, agriculteur, et pour lapréservation de l’environnement.Monsieur, votre région de Neufchâteau est classée « zone vulnérable », c’est-à-dire que lessols sont menacés par la pollution en raison d’une concentration des eaux en ions nitratecomprise entre 40 et 50 mg/l avec une tendance à la hausse au cours des années.Dans votre région des Vosges, la pluviométrie est très importante en mai-juin et égalementde septembre à novembre, avec ensuite un pic en décembre.Afin d’éviter le lessivage des ions nitrate par les eaux des pluies, une surface agricole utile

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Sujet 17 | Corrigé

(SAU) plus importante est nécessaire avec l’objectif d’une couverture à 100 % à l’automne,et l’implantation d’une CIPAN avant la mise en place de la culture principale, au printemps.La Culture Intermédiaire Piège à Nitrates correspond à une plante ayant des capacités impor-tantes pour prélever et stocker les nitrates du sol. C’est, par exemple, le ray-grass, la phacélie,la moutarde blanche... Cette culture empêche le lessivage de l’azote et évite la pollution. Laplante restitue ensuite, lors de laminéralisation, l’azote, qui est alors disponible pour la culturesuivante.L’implantation d’une CIPAN vous permet ainsi de réduire l’apport d’engrais pour la cultureprincipale, d’améliorer la productivité, de limiter le coût de production, tout en agissant pourl’environnement.Je vous encourage donc à suivre les directives de la chambre d’agriculture pour la mise enplace d’une CIPAN sur vos terres agricoles.

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Dans la zone Asie/Pacifique, les petits producteurs de viande ou de lait disposent, pour l’ali-mentation de leur bétail, de terres peu fertiles produisant un fourrage de mauvaise qualité.

� Document 1 : Productions bovines dans différentes zones

Document 1. a) : Masse moyenne de viande par animal abattu et production moyennede lait par vache

Masse moyenne deviande par animalabattu (kg)

Production moyennede lait par vache(kg/an)

Zone géographique Europe 185 4 100Asie/ Pacifique(APAC)

120 700

Document 1. b) : Gain de masse des bovins dans deux types de pâturages en fonctiondu nombre de bêtes à l’hectare

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Sujet 18 | Énoncé

� Document 2

Conséquence de l’emploi de pierres à lécher sur la production de viande et de lait desbovins de l’île de Java

AlimentationPâturageindigène seul

Pâturageindigène + pierre àlécher 1

Productionbovine

Production moyenne de lait par lesvaches laitières (en L/jour)

6,57 8,96

Gain moyen de masse des bœufs deboucherie (en kg/jour)

0,319 0,466

D’après : R.A. Leng, « L’application de la biotechnologie à l’alimentation animale dans les pays endéveloppement », Étude FAO production et santé animale 90, 1992.

Java est une île indonésienne appartenant à la zone APAC (Asie/Pacifique).Les pierres à lécher sont un complément alimentaire source de glucides et d’azote.

Question

Exploiter les documents pour expliquer en quoi l’alimentation des bovins avec un fourragede mauvaise qualité est problématique dans la région Asie/Pacifique, à forte pression démo-graphique, et proposer une piste d’amélioration.


Ce sujet aborde la problématique des besoins alimentaires croissants, en raison d’unedémographie galopante, dans des régions où les sols sont assez pauvres. Il s’agit ici del’exemple de la production bovine dans la région Asie/Pacifique qui est particulièrementfaible. L’étude détaillée des documents vous permet d’expliquer que la cause de cettefaible productivité bovine est la mauvaise qualité du fourrage, puis vos connaissancessur les besoins des plantes doivent vous permettre d’envisager une solution simple maisefficace.

1. Indigène : originaire de la région où il vit.

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Sujet 18 | Énoncé


– Apporter des connaissances avant même d’avoir étudié les documents proposés.– Étudier les documents, mais ne pas faire le lien entre richesse du sol en éléments mi-néraux, qualité du fourrage et biomasse animale.


– Après avoir fait une phrase d’introduction exposant la problématique et votre plan,faire une première partie dans laquelle vous exploitez les documents, puis dans unedeuxième partie exposer votre piste d’amélioration.

– Vous pouvez aborder les documents les uns après les autres en les mettant en lien parrapport à la problématique. Citez des valeurs chiffrées pour chacun des documents afind’appuyer votre analyse.

– Vous disposez de peu de temps, donc rédigez en allant à l’essentiel de façon claire etprécise.

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Sujet 18 | Corrigé

Introduction

Dans la région Asie/Pacifique se pose le problème de réussir à nourrir une population enforte croissance alors que la production de viande bovine et de lait est très faible. Après avoirexpliqué en quoi l’alimentation des bovins est problématique en raison de la mauvaise qualitédu fourrage, j’envisagerai une piste d’amélioration.

Les faits

La démographie dans la zone Asie/Pacifique est galopante, et les besoins en viande et en laitsont de plus en plus importants. Or, on constate que la production bovine dans ces régions esttrès largement inférieure à celle de l’Europe : la masse moyenne de viande par animal abattuest de 120 kg en Asie contre 185 kg en Europe avec une production moyenne de lait parvache respectivement de 700 kg/an contre 4100 kg/an (document 1. a). Comment expliquerces différences importantes ?Si l’on étudie le gain de masse des bovins dans un pâturage indigène de Java et dans un pâtu-rage d’une région à climat tempéré en fonction du nombre de bêtes à l’hectare, on constate quemalgré la densité très faible des animaux en Asie, le gain de masse reste faible : pour environ1 bête par hectare, le gain de masse est de 180k g/animal alors qu’en Europe, pour 2 bêtespar hectare, il est de 250 kg/animal, et pour un peu plus de 8 bêtes/ha, il est de 100 kg/ani-mal (document 1b). (La densité des animaux réduit leur gain de masse, particulièrement enEurope)Ainsi, la faible production en viande et en lait des animaux en Asie n’est pas liée à un manquede surface à brouter. Néanmoins, la quantité de fourrage est peut-être faible et associée à unemauvaise qualité, c’est-à-dire pauvre en éléments nutritifs.En effet, l’emploi de pierres à lécher riches en glucides et azote dans l’île de Java permet uneaugmentation à la fois de la production moyenne de lait (8,96 L/jour contre 6,57 l/jour) et dugain moyen de masse des bœufs (0,466 kg/jour contre 0,319 kg/jour) (document 2).Les animaux manquent donc de glucides et de minéraux que le pâturage n’est pas en mesurede leur apporter.

La piste d’amélioration

Quelle piste d’amélioration est-il possible de proposer pour compenser cette carence et per-mettre une augmentation de la productivité bovine ?L’utilisation de pierres à lécher est une solution, mais ne permet pas des résultats très impor-tants.Une fertilisation des sols pourrait permettre d’augmenter la biomasse végétale du pâturageainsi que sa richesse en éléments nutritifs (glucides, minéraux). Pour réaliser la photosynthèse,les végétaux chlorophylliens puisent dans le sol éléments minéraux et eau, puis en présence delumière et de dioxyde de carbone fabriquent de la matière organique (glucides). Une grandequantité de biomasse végétale est nécessaire aux herbivores pour fabriquer leur proprematière

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Sujet 18 | Corrigé

puisque des pertes importantes s’opèrent d’un maillon à l’autre de la chaîne alimentaire. Lesvaches laitières ont encore plus besoin d’apports nutritifs pour fabriquer leur lait.La fertilisation peut se faire avec des engrais chimiques, mais ils coûtent chers, sont difficilesà doser et peuvent provoquer des pollutions s’ils sont en excès. En Europe, l’agriculture in-tensive soulève de nombreux débats. Dans le cadre d’une agriculture durable, respectueuse del’environnement, l’utilisation de méthodes biologiques est plus appropriée, avec l’épandagede lisiers ou de composts sur le pâturage.On peut envisager de planter des légumineuses pendant une année sur une partie de la pâ-ture, par exemple du trèfle qui convertit l’azote atmosphérique en composés azotés utiles auxplantes. Il est possible également d’enrichir la biodiversité végétale de la pâture en semantplusieurs variétés de graminées, qui auront des qualités nutritives différentes.

Conclusion

La région Asie/Pacifique fait face à une augmentation démographique conséquente et doitnourrir sa population. Grâce à une fertilisation des sols appropriée, elle pourra augmenter saproduction bovine et répondre en partie à cette problématique tout en préservant l’environ-nement.

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� Document 1

Histoire de la choucroute

Au IIIe siècle avant notre ère, les Chinois surent conserver les choux en les laissant fer-menter dans des cuves fermées, en présence de sel 1. On sait aujourd’hui que la fermen-tation du chou est une fermentation lactique qui se déroule sans dioxygène. Elle est dueà diverses bactéries présentes naturellement sur les feuilles de chou, comme Lactobacil-lus plantarum. La fermentation du chou produit de l’acide lactique. On obtient un chouacide qui, une fois cuit, est tout à fait consommable et peut se conserver entre un et deuxans. Les historiens ont pu établir que les Huns, en tentant d’envahir la Chine, ont apprisla technique du chou acide. Refoulés par la résistance décidée de l’armée chinoise, lesHuns ont repris leur cavalcade dévastatrice vers le Couchant et, traversant l’Autriche etla Bavière, ont cédé à ces régions la méthode de fermentation lactique du chou. Dans cescontrées de langue germanique, chou acide se dit Sauerkraut, et il paraît qu’en 451 lesHuns d’Attila introduisirent cette Sauerkraut, ou choucroute, en Alsace.

Source : d’après Jean C. Baudet, Histoire de la cuisine, Éditions Jourdan, 2013.

� Document 2

pH de croissance de quelques micro-organismes

Source : d’après le cours de J.-L. Cuq, Université Montpellier II, Département Sciences etTechnologies des Industries Alimentaires.

1.Le sel détruit les cellules du chou, ce qui enrichit le milieu en nutriments favorisant l’activité des lactobacilles.

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Sujet 19 | Énoncé

� Document 3

Bienfaits de la choucroute

La choucroute, facile à conserver et riche en vitamine C 2, est un repère dans l’évolu-tion alimentaire, tant elle améliora la nutrition et la santé des populations, l’hiver. Ellecontribua, de façon non négligeable, au développement économique [...].

Source : d’après www.wikipédia.fr.

Questions

1 À partir des documents et de vos connaissances, citer trois paramètres de la fabrication dela choucroute pouvant influencer la croissance des micro-organismes.2 À partir des documents 1 et 2, expliquer comment une molécule produite lors de la fer-mentation de certains aliments permet leur conservation.3 On cherche le lien entre le pH de la choucroute et sa conservation possible sur plusieursannées.Indiquer uniquement la réponse exacte.a) Le pH de la choucroute est compatible avec la croissance des bactéries Salmonella typhi etBacillus subtilis.b) Le pH de la choucroute est incompatible avec la croissance de levures et autres moisissures.c) Le pH du chou cru est incompatible avec lamultiplication demicro-organismes pathogènes.d) Si le pH de la choucroute se stabilisait autour de 4,5, certains micro-organismes respon-sables d’infections alimentaires pourraient se développer.4

« Le célèbre capitaine Cook attribue aussi en grande partie l’excellente santé de sesmatelots dans tous ses voyages à la grande quantité de choucroute qu’il leur faisaitdistribuer, la choucroute étant d’une digestion plus facile que le chou ordinaire. »

Alexandre Dumas, Grand Dictionnaire de cuisine, 1873.

À l’aide des documents et de vos connaissances, donnez deux intérêts de la choucroute, in-dépendants de sa digestion, favorisant la santé d’un équipage lors d’un long voyage.

2.Une carence sévère en vitamine C entraîne une maladie qui peut être mortelle, le scorbut.

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Sujet 19 | Énoncé


Le sujet porte sur la particularité d’un aliment, la choucroute, résultat d’une fermentationdu chou, qui par son procédé de fabrication produit un pH favorable à sa conservation.Les questions, dont de nombreux éléments de réponse sont dans les documents, portentsur les conditions de développement des micro-organismes et sur les caractéristiques toutà fait bénéfiques de cet aliment.


Le sel ajouté au chou provoque l’éclatement des cellules ; ainsi la matière organique estplus facilement accessible aux bactéries, ce qui permet leur développement, les paroisvégétales étant épaisses autrement. Le sel agit ainsi de façon indirecte.


Lire attentivement les documents en surlignant les informations importantes. N’hésitezpas à lire plusieurs fois les documents afin de répondre le plus précisément possible.

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Sujet 19 | Corrigé

1 Les trois paramètres de la fabrication de la choucroute qui peuvent influencer la croissancedes micro-organismes sont le pH, la présence ou non de dioxygène et la température.La fermentation du chou pour fabriquer la choucroute se réalise grâce aux bactéries Lactoba-cillus plantarum, qui réalisent une fermentation lactique en l’absence de dioxygène (fabri-cation dans des cuves fermées). L’acide lactique formé apporte de l’acidité, ainsi le pH de lachoucroute est d’environ 3,7 alors que celui du chou cru se situe entre 5 et 6. La bactérie sedéveloppe pour des pH entre 3,8 et 7,4 environ. Par ailleurs, la température est un facteurimportant pour le développement des micro-organismes, et il existe une température optimalepour chacun.2 Nous savons que les micro-organismes se nourrissent de la matière organique de l’aliment,qu’ils sont responsables de sa détérioration et en modifient le goût, l’aspect, la texture etl’odeur. Certains provoquent des intoxications graves. Or, on constate que beaucoup de cesorganismes responsables d’infections ou d’intoxications alimentaires se développent dans desconditions de pH élevés (ar exemple : Escherichia coli se développe dans des pH comprisentre 4,2 et 9,2, Salmonella typhi entre 4 et 10, Vibrio cholerae entre 5,6 et 10,5, Brucellamelitensis entre 6,5 et 8,8, Mycobacterium tuberculosis entre 5,1 à 8,8...).Néanmoins certains micro-organismes se développent à un pH inférieur à 4 : Acetobacter spentre 2 et 7,2 environ, les levures entre 2 et 8 et les moisissures entre 1,7 et 11. La choucrouteégalement, et c’est pour cela qu’elle peut se conserver aisément ; en effet, la fermentationdu chou sous l’action de la bactérie Lactobacillus plantarum produit de l’acide lactique, quiabaisse le pH du chou de 5-6 à 3,7 environ.3 La réponse exacte est :d) Si le pH de la choucroute se stabilisait autour de 4,5, certains micro-organismes respon-sables d’infections alimentaires pourraient se développer.4 La choucroute est un aliment qui se conserve très bien et très longtemps, entre un etdeux ans, en raison de son pH faible qui empêche la prolifération de nombreux micro-organismes pathogènes. Par ailleurs, elle est riche en vitamine C (document 3). Ces carac-téristiques sont particulièrement intéressantes à bord d’un navire qui doit transporter des den-rées pour tout le voyage et dont le régime alimentaire peut manquer de fruits et légumes,riches en vitamine C, pourtant indispensable. Une carence sévère de cette vitamine provoquele scorbut, dont les symptômes sont un déchaussement des dents, une purulence des gencives,une hémorragie et même la mort. Ainsi la choucroute permet le maintien d’une bonne santéde l’équipage lors d’un long voyage.

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Depuis Louise Brown (premier « bébé-éprouvette ») en 1978, le nombre de fécondations invitro (FIV) n’a cessé d’augmenter. Au début des années 2000, près de 300 000 tentativesétaient effectuées chaque année en Europe. Cependant, les chances de réussite sont variableset s’élèvent en moyenne autour de 22 % par cycle menstruel. Elles diminuent avec l’âge :12 % à 38 ans, 9 % à 40 ans et 6 % à 42 ans.Pour limiter ces échecs, les médecins propposent différents tests avant de commencer uneProcréation Médicalement Assistée (PMA).On cherche à estimer les chances de réussite d’une PMA chez Madame B., âgée de 38 ans.Pour évaluer, en début de cycle, le nombre de follicules présents dans ses ovaires et capablesd’évoluer jusqu’à l’ovulation, on réalise :– des dosages sanguins de la FSH (Hormone Stimulant les Follicules) et de l’AMH (HormoneAnti-Müllérienne) qui, chez la femme adulte, est secrétée par les cellules des follicules encroissance ;

– une échographie des ovaires.Les résultats de Madame B. et d’une femme fertile du même âge sont donnés ci-dessous.

� Document 1

Échographies ovariennes d’une femme fertile et de Madame B. réalisées au 3e jour ducycle

Le trait en pointillés correspond à la limite de l’ovaire.Le diamètre des follicules susceptibles d’évoluer jusqu’à l’ovulation est matérialisé par unsegment de vouleur verte.

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Sujet 20 | Énoncé

� Document 2

Dosages sanguins en début de cycle (3e jour)

Taux de FSH (UI) Taux d’AMH (ng.L-1)Chez une femme fertile de 38 ans <10 entre 2 et 6,8Chez Madame B. 8 0,9

Questions

Cocher uniquement la réponse exacte.

1 On s’intéresse aux résultats de l’échographie de Madame B.La comparaison des échographies des ovaires de la femme fertile et de Madame B., faites autroisième jour du cycle, permet de repérer que :⇤ la taille des ovaires de Madame B. est réduite de moitié par rapport à la taille de ceux dela femme fertile.⇤Madame B. a un très gand nombre de follicules susceptibles d’évoluer jusqu’à l’ovulationdans ses ovaires.⇤ dans les ovaires de Madame B. on n’observe aucun follicule susceptible d’évoluer jusqu’àl’ovulation.⇤ dans les ovaires de la femme fertible on n’observe aucun follicule susceptible d’évoluerjusqu’à l’ovulation.2 On s’intéresse aux résultats des dosages sanguins de Madame B.D’après les dosages sanguins, on peut déduire que Madame B. présente une sécrétion :⇤ hormonale ovarienne trop abondante.⇤ normale des hormones FSH et AMH.⇤ insuffisante de la FSH.⇤ insuffisante de l’AMH.3 On s’intéresse aux faibles chances de réussite d’une PMA chez Madame B.D’après l’ensemble des données concernant Madame B., on peut estimer que les chances deréussite d’une PMA sont faibles à cause de :⇤ son âge, son faible taux d’AMH et son absence de réserve folliculaire.⇤ son âge, son faible taux de FSH et son absence de réserve folliculaire.⇤ son âge, son faible taux de FSH et son importante réserve folliculaire.⇤ son âge, son faible taux d’AMH et son importante réserve folliculaire.

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Sujet 20 | Énoncé

4 On s’intéresse à la technique de PMA que pourrait se voir proposer Madame B.Pour permettre à Madame B. d’être enceinte, on peut réaliser :⇤ une stimulation des follicules suceptibles d’évoluer jusqu’à l’ovulation par injection d’œs-trogènes.⇤ une stimulation des follicules suceptibles d’évoluer jusqu’à l’ovulation par injection deprogestérone.⇤ une fécondation in vitro avec les ovocytes de Madame B. et un don de sperme.⇤ une fécondation in vitro avec un don d’ovocytes.5 La FSH dosée est sécrétée par :⇤ les ovaires.⇤ l’hypophyse.⇤ l’hypothalamus.⇤ l’utérus.6 Un ovaire sécrète :⇤ de la progestérone avant l’ovulation.⇤ de la LH avant l’ovulation.⇤ de la progestérone après l’ovulation.⇤ de la FSH après l’ovulation.


Ce sujet aborde le problème de la stérilité de Madame B. qui va avoir recours à une FI-VETE (Fécondation In Vitro Et Transfert d’Embryons). Les deux documents proposésdonnent des résultats d’analyses, échographie et dosages d’hormones, afin d’évaluer leschances de réussite d’une PMA. Les trois premières questions concernent l’analyse desdocuments tandis que les trois suivantes font appel à vos connaissances concernant lesrôles des différentes hormones hypophysaires et ovariennes. Il s’agit de cocher une seuleréponse à chaque fois.


Attention à ne pas confondre les différentes hormones, leur lieu de sécrétion et leur action.


Une lecture attentive des documents doit vous permettre de répondre sans difficultés auxtrois premières questions.Concernant les différentes hormones, le document vous apporte une précision concer-nant la FSH : « Hormone Stimulant les Follicules ». Ensuite, procédez par éliminationprogressive des réponses pour n’en garder plus qu’une pour les trois autres questions.

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Sujet 20 | Corrigé

1 La comparaison des échographies des ovaires de la femme fertile et de Madame B., faitesau troisième jour du cycle, permet de repérer que, dans les ovaires de Madame B., on n’ob-serve aucun follicule susceptible d’évoluer jusqu’à l’ovulation.2 D’après les dosages sanguins, on peut déduire que Madame B. présente une sécrétioninsuffisante de l’AMH.3 D’après l’ensemble des données concernant Madame B., on peut estimer que les chancesde réussite d’une PMA sont faibles à cause de son âge, son faible taux d’AMH et son absencede réserve folliculaire.4 Pour permettre à Madame B. d’être enceinte, on peut réaliser une fécondation in vitro avecdon d’ovocytes.5 La FSH dosée est sécrétée par l’hypophyse.6 Un ovaire sécrète de la progestérone après l’ovulation.

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Le Comité international olympique (CIO) a présenté en juin 2012 un nouveau règlementpour déterminer qui a le droit de concourir en tant que femme. Il prévoit de mesurer le tauxde testostérone des athlètes jugées un peu trop masculines.

� Document 1

J.O. – Tester la testostérone pour déterminer le sexe d’un athlète est-il juste ?

Traditionnellement, les autorités sportives exigeaient des athlètes femmes qu’elles su-bissent des examens nues ou passent des tests chromosomiques [...]. Cela ne sert stricte-ment à rien. [...] Il y a des personnes atteintes du trouble appelé syndrome d’insensibilitéaux androgènes 1. Leur caryotype présente les chromosomes XY, la paire normale del’homme, mais leur corps n’est pas sensible à la testostérone. Résultat, elles développentdes organes génitaux externes féminins et des seins, mais sont pourvues de testicules etnon d’ovaires. À un test de féminité fondé sur les chromosomes, elles seraient négatives,c’est-à-dire pas considérées comme femmes, même si elles vivent généralement « dansla féminité ».Il existe d’autres cas, avec d’autres données complexes, qui discréditeraient tout test basésur un seul facteur. Le critère testostérone, sur lequel s’appuie principalement le CIO, enfait partie. Il a justifié ce choix par le fait que les différences de performances entre leshommes et les femmes tiendraient « essentiellement » à cette hormone [...] qui influe surla masse musculaire.[...] Plutôt que de se borner à la testostérone, il conviendrait de fonder ce test de fémi-nité ou de masculinité sur une analyse plus globale, qui prenne en compte à la fois leschromosomes, les parties génitales, les gonades et les hormones.

Source : d’après un article d’Amanda Schaffer publié sur www.slate.fr.

1.Androgène : composé naturel ou synthétique intervenant dans le développement et le maintien des caractèresmasculins chez les vertébrés. Le principal androgène connu est la testostérone. Chez la femme, la testostérone estproduite en petite quantité par l’ovaire et les glandes surrénales.

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Sujet 21 | Énoncé

� Document 2

Graphiques présentant les dosages plasmatiques de testostérone chez des athlètesolympiques de très haut niveau des deux sexes

On définit des « taux normaux » de testostérone en se référant à des dosages effectués surun grand nombre d’individus. Les « taux normaux de testostérone » sont compris entre0 et 5 nmol/L pour les femmes et entre 10 et 30 nmol/L pour les hommes.

Source : d’après la publication du Professeur P. H. Sonksen, Project European Union Biomed 2.

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Sujet 21 | Énoncé

Questions

1 On s’intéresse au rôle de la testostérone au cours du développement d’un individu.Au cours du développement d’un individu masculin, la testostérone est une hormone quientraîne normalement l’apparition :Cocher uniquement la réponse exacte.⇤ d’une vessie.⇤ de testicules.⇤ d’un chromosome Y.⇤ de voies génitales masculines.2 On s’intéresse à l’importance du chromosome Y chez une personne insensible à la testo-stérone.Chez une personne de caryotype XY insensible à la testostérone, l’existence du chromo-some Y conduit à la présence :Cochez uniquement la réponse exacte.⇤ d’ovaires.⇤ de testicules.⇤ de seins.⇤ d’organes génitaux externes féminins.


Vous devez faire appel à vos connaissances concernant la différenciation sexuelle au coursdu développement embryonnaire, où le sexe génétique intervient pour la différenciationdes gonades. Attention à ne pas faire de confusions en lien avec le document 1 puisqu’iciseule l’action du chromosome Y est demandée. Chez ces personnes, en plus des testicules,des seins et organes génitaux externes féminins se développent en raison de l’absence desensibilité des organes à la testostérone.

3 On cherche à opposer un argument à l’idée selon laquelle les performances sont dues autaux de testostérone chez un athlète.Un argument qui contredit l’idée selon laquelle les différences de performances tiennent es-sentiellement à la testostérone est :Le taux de testostérone de certains athlètes de haut niveau :Cochez uniquement la réponse exacte.⇤ masculins est supérieur a la norme.⇤ masculins est inférieur à la norme.⇤ féminines est supérieur à la norme.⇤ féminines est inférieur à la norme.

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Sujet 21 | Énoncé

4 Discuter du choix du comité olympique d’utiliser le critère « concentration en testosté-rone » pour distinguer les athlètes masculins des athlètes féminines.


1. Pour cette question, les deux documents doivent être exploités.2. Il semble plus facile de partir du document 2 qui soulève le problème des taux detestostérone « hors normes » chez certains athlètes, puis de revenir au document 1 où vouspourrez expliquer le sexe génotypique et le sexe phénotypique avec le cas particulier dusyndrome d’insensibilité aux androgènes.

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Sujet 21 | Corrigé

1 Au cours du développement d’un individu masculin, la testostérone est une hormone quientraîne normalement l’apparition de voies génitales masculines.2 Chez une personne de caryotype XY insensible à la testostérone, l’existence du chromo-some Y conduit à la présence de testicules.3 Un argument qui contredit l’idée selon laquelle les différences de performances tiennentessentiellement à la testostérone est : le taux de testostérone de certains athlètes de haut niveaumasculins est inférieur à la norme.4 Introduction

L’utilisation du critère « concentration en testostérone » par le comité olympique pour dis-tinguer les athlètes féminins des athlètes masculins repose sur l’idée que seuls les hommessécrètent de fortes concentrations de cette hormone et qu’hommes et femmes ont des tauxbien précis et distincts.Qu’en est-il réellement ? Ce taux d’hormone suffit-il à caractériser le sexe féminin ou mas-culin ?La testostérone est une hormone sécrétée par les cellules de Leydig du testicule. Les « tauxnormaux » de testostérone sont compris entre 0 et 5 nmol/l pour les femmes et entre10 et 30 nmol/l pour les hommes. Sur les graphiques du document 2, nous constatons en effetque la majorité des athlètes de haut niveau hommes et femmes ont un taux correspondant àla normale.Toutefois, on observe qu’un certain nombre d’athlètes femmes ont un taux de testostéronesupérieur à la normale : 10, 15, 20, 30 oumême 32 nmol/l. Sont-elles alors considérées commedes hommes ?De même, certains athlètes hommes ont un taux inférieur à 10 nmol/l et compris entre0 et 5 nmol/l. Seront-ils considérés comme des femmes ? D’autres ont un taux supérieur à30 nmol/l, que penser alors de ces hommes ?Ainsi, bien que la majorité des athlètes ait des taux d’hormones correspondant à la norme, uncertain nombre ont des taux différents.Ce seul critère ne semble donc pas suffisant pour déterminer le sexe d’un individu.En effet, les différences hommes/femmes reposent sur les notions de sexe génétique et desexe phénotypique.Le sexe génotypique correspond aux chromosomes sexuels possédés par l’individu. Le sexeféminin possède les chromosomes XX et le sexe masculin les chromosomes XY. Le sexephénotypique correspond aux caractères sexuels primordiaux (gonades), primaires (organesgénitaux et voies génitales) et secondaires (morphologie, comportement sexuel).Au cours du développement embryonnaire, c’est la présence du chromosome Y sur lequelse trouve le gène SRY qui permet la différenciation des gonades en testicules. Chez l’em-bryon XX, les gonades deviennent des ovaires. Puis après la huitième semaine du déve-loppement embryonnaire, les cellules de Leydig des testicules vont sécréter la testostérone

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Sujet 21 | Corrigé

qui provoque la différenciation des voies génitales ; les canaux de Wolff deviennent les ca-naux déférents, tandis que les canaux de Müller disparaissent sous l’action de l’hormoneanti-Müllérienne sécrétée par les cellules de Sertoli des tubes séminifères.Chez la fille, en l’absence de testostérone, les canaux deMüller deviennent les voies génitalesféminines : trompes, utérus et vagin.C’est ensuite à la puberté que les caractères sexuels secondaires (anatomie et morphologie)se développent sous l’action des hormones testiculaires (testostérone) chez l’homme et ova-riennes (œstrogènes et progestérone) chez la femme. Il existe des anomalies qui traduisent lacomplexité de la mise en place de la féminité ou de la masculinité.Ainsi, des individus atteints du syndrome d’insensibilité aux androgènes possèdent un sexegénétique masculin avec les chromosomes sexuels XY, mais un sexe phénotypique qui appa-raît comme féminin avec des seins et des organes génitaux externes féminins, et sont cepen-dant pourvus de testicules à la place des ovaires (document 1).

Conclusion

Pour déterminer la masculinité ou la féminité, le comité olympique ne doit pas se limiter àla mesure du taux de testostérone, mais comme l’indique Amanda Schiffer dans son article,« sur une analyse plus globale, qui prenne en compte à la fois les chromosomes, les partiesgénitales, les gonades et les hormones ».

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Pour les couples souhaitant concevoir un enfant, il existe depuis plusieurs années des testspharmaceutiques de fertilité adressés aux femmes.

� Document 1

Extraits d’une notice d’utilisation d’un test de fertilité vendu en pharmacie

Comment le test d’ovulation peut vous aider ?Le test d’ovulation détecte la montée de l’hormone lutéinisante (LH) dans vos urines.Votre fertilité est maximale le jour de cette montée de LH et le lendemain.Vos deux jours les plus fertiles commencent dès que le test d’ovulation détecte votre mon-tée de LH. Si vous avez des rapports sexuels dans les 48 heures suivantes, vous maximisezvos chances de concevoir un bébé.

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Sujet 22 | Énoncé

Questions

1 À partir du document 1 et de vos connaissances, expliquer le principe du test de fertilité.2 À partir de vos connaissances, justifier l’information extraite d’une notice d’utilisationd’un test de fertilité : « Si votre résultat est positif [...], vous n’avez plus besoin de tester aucours de ce cycle. »3 Cocher uniquement la réponse exacte.⇤ Ce test peut être utilisé comme moyen contraceptif efficace : en faisant le test à chaquecycle pour connaître la date de l’ovulation, on peut s’abstenir périodiquement de rapportssexuels.⇤Ce test peut être utilisé commemoyen contraceptif efficace : en faisant le test pour connaîtrela date de l’ovulation pour un cycle, on peut miser sur la régularité parfaite des cycles pours’abstenir périodiquement de rapports sexuels.⇤ Ce test ne peut pas être utilisé comme moyen contraceptif : un rapport sexuel deux à troisjours avant la montée de LH peut être fécondant à cause de la durée de vie des spermatozoïdes.⇤ Ce test ne peut pas être utilisé comme moyen contraceptif : un rapport sexuel deux à troisjours avant la montée de LH peut être fécondant à cause de la durée de vie de l’ovule.


Une lecture trop rapide des différentes propositions. Si vous hésitez sur la réponse, pro-cédez par élimination en utilisant votre bon sens.

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Sujet 22 | Corrigé

1 Ce test de fertilité est basé sur la détection d’une augmentation du taux de LH dans lesurines. En quoi la détermination de ce taux permet-elle à la femme de repérer les jours lesplus fertiles de son cycle ?La période de fertilité correspond aux jours du cycle où un rapport sexuel non protégé peutêtre fécondant. Pour qu’il y ait fécondation, il est nécessaire que l’ovulation se soit produite,c’est-à-dire que l’ovocyte ait été libéré du follicule mûr dans les trompes.Le pic de sécrétion de l’hormone lutéinisante, LH, sécrétée par l’hypophyse antérieure agitsur le follicule mûr de l’ovaire en provoquant l’ovulation. La notice de ce test nous préciseque les deux jours les plus fertiles commencent dès que le test d’ovulation détecte une montéede LH, ce qui signifie que l’ovulation va se produire pendant cette période.Ainsi, une montée de LH détectée le 12e jour du cycle permet à la femme de repérer quel’ovulation va se produire le 12e ou 13e jour du cycle, moment propice à des rapports sexuelsfécondants. Le couple augmente donc ses chances de concevoir un bébé. L’ovule a une duréede vie assez courte, de 24 h après ovulation, tandis que les spermatozoïdes ont une durée devie de 5 jours dans les voies génitales féminines. Des rapports sexuels du 9e jour au 14e jourdans le cas du cycle présenté pourraient être fécondants avec une fertilité maximale les 12e et13e jours.2 Un test positif indique que la montée en concentration de LH se réalise, donc que le picde LH est imminent et va déclencher l’ovulation.Ainsi, il n’est pas nécessaire que la femme poursuive les tests dans les jours qui suivent,puisqu’elle peut dès lors repérer qu’elle est dans sa période la plus fertile.Un seul pic de LH se produit par cycle. Si les rapports sexuels avec son conjoint ne sont pasfécondants, elle devra recommencer les tests d’ovulation le mois suivant à nouveau vers le10e jour du cycle.3 Ce test ne peut pas être utilisé comme un moyen contraceptif : un rapport sexuel deux àtrois jours avant la montée de LH peut-être fécondant à cause de la durée de vie des sperma-tozoïdes.

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Madame X. est une jeune femme de 26 ans qui désire un enfant avec son conjoint et ce depuisplus de 2 ans sans succès. Madame X. n’a plus de cycle et présente des aménorrhées (absencede règles).Ce couple décide de consulter un centre d’Assistance Médicale à la Procréation afin de re-médier à cette infertilité. Le spermogramme du conjoint de Madame X. se révèle normal. Lesrésultats d’une échographie des ovaires, d’un bilan hormonal sanguin de Madame X. durantun mois ainsi que le traitement préconisé par le médecin sont fournis ci-dessous.

� Document 1

Résultat de l’échographie

L’échographie des ovaires de Madame X. montre la présence d’un stock important defollicules tous immatures (incapables d’ovulation), mais contenant des ovules.

� Document 2

Coupe d’ovaire de mammifère femelle

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Sujet 23 | Énoncé

� Document 3

Résultats d’analyses médicales de Madame X.

ValeursHormone

Valeurs de référence Taux mesurés chezMadame X.

Hormonehypophysaire FSH

Taux variables en fonction des phasesdu cycle :Phase folliculaire : 3,5 – 2,5 UI/lPic ovulatoire : 4,7 – 21,5 UI/lPhase lutéale : 1,7 – 7,7 UI/l

2,5 UI/l quelle que soit laphase du cycle

Hormonehypophysaire LH

Taux variables en fonction des phasesdu cycle :Phase folliculaire : 2,4 – 12,6 UI/lPic ovulatoire : 14 – 95,6 UI/lPhase lutéale : 1,0 – 11,4 UI/l

1,1 UI/l quelle que soit laphase du cycle

Hormone ovarienneŒstradiol

Taux variables en fonction des phasesdu cycle :Phase folliculaire : 24,5 – 95 pg/mlPic ovulatoire : 66,1 – 411 pg/mlPhase lutéale : 40 – 261 pg/ml

14 pg/ml quelle que soit laphase du cycle

UI = unités internationales (arbitraires).

� Document 4

Traitement de Madame X.

Le médecin prescrit la pose d’une pompe à hormones qui délivre par pulsation toutesles heures de la journée de la GnRH. Cette minipompe de la taille d’un baladeur MP3est reliée à la circulation sanguine de Madame X. par un cathéter (sonde) posé sur leventre. La GnRH est une hormone normalement sécrétée par l’hypothalamus, centre ner-veux proche de l’hypophyse, induisant la sécrétion par cette dernière de LH (hormonelutéinisante) et de FSH (hormone folliculo-stimulante).Au cours du traitement, des prises de sang régulières et des échographies des ovairesmontrent :– des taux de LH et FSH et d’œstradiol qui redeviennent normaux avec un pic d’œstradiolà 250/300 pg/ml vers le 13e jour du cycle suivi d’un pic de LH à 56 UI/l au 14e jour ducycle ;– de nombreux follicules mûrs.

Dès le traitement, les cycles redeviennent réguliers et, après trois mois de ce traitement,Madame X. est enceinte.

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Sujet 23 | Énoncé


À l’aide de vos connaissances et de l’exploitation des documents, expliquer, d’une part, lescauses de l’infertilité temporaire de Madame X. et, d’autre part, la réussite de son traitement.


Il s’agit de relier toutes les observations concernant la patiente afin d’expliquer son infer-tilité sachant que son conjoint présente un spermogramme satisfaisant, puis d’expliqueren quoi le traitement proposé par le médecin, des injections pulsatiles de GnRH, permetle rétablissement de la fertilité de la patiente.


Une étude des documents sans apport de connaissances ou des explications qui neprennent pas suffisamment appui sur les données concernant la patiente avec leur miseen relation. Un travail au brouillon vous permet d’éviter ces écueils.


1. Lire chaque document attentivement et noter ou surligner les informations importantes.2. Faire un plan au brouillon avec tous les points à aborder.Proposition de plan :Introduction : exposé de la problématique. Poser le problème du couple et deMadame X.Développement :– la recherche des causes de l’infertilité : les anomalies constatées par Madame X. (ab-sence de cycles, de règles), les résultats de l’échographie de l’ovaire de Madame X.,l’évolution normale des follicules lors d’un cycle, les résultats de l’analyse sanguine(FSH, LH,œstradiol) et comparaison avec les taux de référence, les effets des hormonespour le cas d’un cycle normal ;

– le traitement du médecin : injection de GnRH et effets sur Madame X., explication durôle de la GnRH.

Conclusion : les causes d’infertilité. Sécrétion GnRH défectueuse entraînant des tauxhormonaux, hypophysaires et ovariens, insuffisants et constants. Fertilité rétablie suite autraitement.3. Rédiger en suivant la trame de votre plan. N’oublier pas de citer des valeurs chiffréespour les taux hormonaux.Remarque : si vous manquez de temps ou si cela est plus facile pour vous, il est pos-sible d’illustrer vos explications d’un ou de plusieurs schémas montrant l’interaction ducomplexe hypothalamo-hypophysaire sur l’ovaire. Par exemple, un schéma montrant lecas d’un cycle normal et un schéma traduisant les anomalies de fonctionnement de Ma-dame X.

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Sujet 23 | Corrigé

Introduction

Madame X. et son conjoint souhaitent avoir un enfant. Or, depuis plus de deux ans, ils ontdes rapports sexuels non protégés qui n’aboutissent pas à une grossesse.Afin de remédier à ce problème d’infertilité, le couple va consulter un centre d’AssistanceMédicale à la Procréation afin de comprendre les causes de son infertilité et de suivre untraitement pour y remédier.

Les causes de l’infertilité temporaire de Madame X.

Le conjoint de la patiente a déjà fait un spermogramme qui se révèle normal, le nombre despermatozoïdes ainsi que la qualité du sperme est satisfaisante. Il semblerait que l’infertilitédu couple résulte d’un problème qui concerne Madame X. En effet, elle n’a plus de cycles etprésente des aménorrhées. Cette absence de règles alors qu’elle n’est pas enceinte traduit uneanomalie.Le médecin fait tout d’abord une échographie des ovaires qui montre un stock important defollicules tous immatures, mais qui contiennent des ovules (document 1). Dans le cas normal,à chaque cycle à partir de la puberté, les follicules évoluent petit à petit et un des folliculesarrive à maturité : on parle de follicule de De Graaf, qui renferme l’ovocyte.Cette évolution des follicules se fait sous l’action d’une hormone hypophysaire, la FSH, hor-mone folliculo-stimulante, sécrétée par l’hypophyse. L’absence de follicule mûr chez Ma-dame X., conduit le médecin à réaliser des analyses complémentaires des taux sanguins deshormones hypophysaires : FSH, LH ; et ovarienne : l’œstradiol.Le document 3 montre que le taux de FSH de la patiente est faible et constant à 2,5 UI/l,quel que soit le moment du cycle, alors que les valeurs de référence traduisent des taux va-riables, avec un pic au moment de l’ovulation (21,5 UI/l). Ces observations peuvent expliquerla présence de follicules immatures dans les ovaires et l’absence de follicules mûrs chez Ma-dame X.Le taux de LH est très faible également (1,1UI/l) et constant chez la patiente, alors que les tauxvarient au cours d’un cycle normal en phase folliculaire et phase lutéale, entrecoupés par unpic ovulatoire très important (concentrations jusqu’à 95,6 UI/l). L’hormone lutéinisante estsécrétée par l’hypophyse. Elle agit sur le follicule mûr et c’est le pic de LH qui provoquel’ovulation, c’est-à-dire la libération de l’ovocyte dans le pavillon de la trompe. En absencede pic de LH, l’ovulation ne peut se produire, donc Madame X. ne peut être enceinte.Les concentrations en œstradiol sont également faibles et constantes (14 pg/ml), alors que desvariations s’observent dans le cas d’un cycle normal avec un pic ovulatoire conséquent (jus-qu’à 411 pg/ml). L’œstradiol est une hormone ovarienne sécrétée par le follicule ovarien. Peuavant l’ovulation, le pic d’œstradiol agit par rétrocontrôle positif sur l’hypophyse provoquantles pics de FSH et de LH.Ainsi chez Madame X., l’absence de variation des taux hormonaux de FSH, LH et œstradiolexplique l’absence de cycle, d’ovulation et de règles.

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Sujet 23 | Corrigé

En quoi le traitement proposé permet-il de rétablir les variations hormonales ?

Le médecin prescrit la pose d’une pompe qui délivre par pulsations, toutes les heures de lajournée, la GnRH. Cette hormone est normalement sécrétée de façon pulsatile par l’hypotha-lamus et agit sur la libération des hormones hypophysaires, FSH et LH.Le traitement permet de rétablir chez Madame X. des taux hormonaux normaux avec un picd’œstradiol le 13e jour suivi d’un pic de LH le 14e jour. De nombreux follicules mûrs sontvisibles dans l’ovaire grâce à un taux suffisant de FSH, puis le pic de LH, permis grâce aupic d’œstradiol, déclenche l’ovulation.Madame X. présentait un problème de sécrétion de GnRH, neurohormone sécrétée par l’hy-pothalamus. La mise en place de la pompe à GnRH a permis de rétablir le fonctionnement ducycle ovarien, grâce à des taux hormonaux hypophysaires et ovariens satisfaisants, et l’ob-tention d’une grossesse chez la patiente trois mois après le début du traitement.

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Depuis quelques mois Madame et Monsieur C. ne parviennent pas à avoir un enfant. Ensurfant sur un blog, Madame C. découvre une méthode qui lui permet de prévoir la dated’ovulation et donc de connaître sa période de fertilité. Cette méthode repose sur l’utilisationde la courbe de températures.

� Document 1

Document 1. a) : Courbe de températures théorique

La température corporelle au réveil varie selon la période du cycle menstruel :– durant la phase pré-ovulatoire, elle varie légèrement en demeurant en dessous de 37 °C ;– juste avant l’ovulation, elle chute jusqu’à la température la plus basse du cycle ;– pendant la durée de la phase post-ovulatoire, elle remonte puis se stabilise en « plateauthermique » au-dessus de 37 °C ;– en absence de fécondation, la température redescend en dessous de 37 °C, un peu avantles règles. En cas de grossesse, le plateau thermique se maintient.

Ce « plateau thermique » qui suit l’ovulation et se maintient pendant la grossesse est liéà l’augmentation de la concentration en progestérone dans l’organisme de la femme.

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Sujet 24 | Énoncé

Document 1. b) : Courbe de températures de Madame C.

Pour réaliser ses courbes de températures, Madame C. prend soin de suivre les conditionsde validité de la méthode :– elle prend sa température allongée, au réveil, avant toute autre activité ;– elle la prend régulièrement, tous les jours à la même heure ;– elle utilise toujours le même thermomètre ;– elle réalise cette courbe sur plusieurs cycles de suite, afin de vérifier sa régularité ;– elle est attentive à toute maladie (une infection bactérienne ou virale) qui pourrait êtreresponsable d’une fièvre.

Malgré l’utilisation de la courbe de températures, Madame et Monsieur C. ne parviennenttoujours pas à avoir un enfant. La pharmacienne de Madame C. lui propose d’utiliser un testd’ovulation pour repérer la période la plus fertile de son cycle. Le principe du test d’ovulationconsiste à mesurer dans l’urine la concentration de l’hormone hypophysaire lutéinisante LHqui est présente dans les urines dès le premier jour du cycle.La pharmacienne lui indique également que la durée de vie des spermatozoïdes est de deux àcinq jours dans les voies génitales et celle de l’ovocyte de vingt-quatre heures après l’ovula-tion.

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Sujet 24 | Énoncé

� Document 2

Dosage des hormones hypophysaires et évolution de la température au cours d’uncycle menstruel

� Document 3

Résultats possibles avec les bandelettes du test

Les tests d’ovulation sont en vente dans les pharmacies. Le plus souvent, le kit comprendle matériel nécessaire pour 7 dosages. Leur fiabilité est de 90 %, à condition de respecterscrupuleusement le mode d’emploi du fabricant.Les tests d’ovulation se font sur 7 jours (à raison d’un test par jour). On essaie de les fairecommencer 4 jours avant la date présumée d’ovulation qui varie suivant la longueur descycles.Il faut mettre en contact les bandelettes avec l’urine, attendre quelques minutes avant delire le résultat.Le test est positif si deux traits apparaissent sur le bâtonnet test, il est négatif s’il n’apparaîtqu’un trait. Il est recommandé de ne pas trop boire avant d’utiliser un test d’ovulation afind’éviter de diluer l’hormone LH dans l’urine.Un test positif annonce une ovulation dans les 12 à 36 heures.

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Sujet 24 | Énoncé

Questions

1 Si on admet que beaucoup de femmes ont des cycles de durée variable, expliquer pourquoil’utilisation par Madame C. de sa courbe de températures peut lui permettre d’utiliser aumieux son test d’ovulation.Après s’être intéressé au cas de Monsieur et Madame C., on élargit l’étude à d’autres hor-mones impliquées dans la maîtrise de la procréation.

�Procéder par étapesIl est important d’expliquer le rôle de la LH et en quoi son dosage permet d’indiquer à lajeune femme le moment du cycle où elle est la plus fertile.L’hormone lutéinisante ou LH est libérée par l’hypophyse et c’est le pic de LH qui vadéclencher l’ovulation.1.Énoncer la problématique en une ou deux phrases qui constituent l’introduction de votreréponse.2. Expliquer le lien entre la FSH, la sécrétion d’œstrogènes, le pic de LH et l’ovulationainsi que l’intérêt du dosage de la LH (test d’ovulation) pour repérer la période fertile.3. Expliquer comment vous déterminez la période de fertilité (ovulation et durée de viede l’ovule et des spermatozoïdes).4.Décrire la courbe de températures de Madame C. en comparaison du document de réfé-rence (document 1. a) et 1. b). Établir le lien entre température et pic de LH (document 2).5. Proposer une date de début des tests au regard du cycle de Madame C.

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Sujet 24 | Énoncé

2 En utilisant vos connaissances relatives aux rôles des hormones naturelles dans la repro-duction humaine, compléter les phrases suivantes.Cocher uniquement la réponse exacte.a) La progestérone est une hormone ovarienne présente dans le sang :⇤ à très forte concentration tout au long du cycle.⇤ à très faible concentration tout au long du cycle.⇤ à forte concentration en phase pré-ovulatoire.⇤ à forte concentration en phase post-ovulatoire.b) La pilule contraceptive bloque la maturation de l’ovaire et donc l’ovulation. Elle agit enprovoquant :⇤ une augmentation conjointe de la production des hormones hypophysaire FSH et LH.⇤ une baisse de la production de l’hormone hypophysaire FSH seule.⇤ une baisse conjointe de la production des hormones hypophysaires FSH et LH.⇤ une augmentation de la production de l’hormone hypophysaire LH seule.

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Sujet 24 | Corrigé

1 Pour augmenter ses chances d’être enceinte, Madame C. doit avoir des rapports sexuelsavec son conjoint pendant la période la plus fertile de son cycle, c’est-à-dire au moment del’ovulation. L’ovulation est la libération d’un ovocyte dans les trompes, où pourra avoir lieuune fécondation par un spermatozoïde.Afin de repérer le moment de l’ovulation, Madame C. souhaite utiliser des tests d’ovulation.Il s’agit de 7 dosages d’une hormone, la LH présente dans les urines.En quoi cette hormone permet-elle de repérer la période fertile, c’est-à-dire l’ovulation ?Le cycle menstruel commence le premier jour des règles et se termine le jour précédant lesrègles suivantes. Lors de la première phase du cycle, les follicules ovariens se développentsous l’action de l’hormone hypophysaire FSH (hormone folliculostimulante) et un des fol-licules arrive progressivement à maturité pour former le follicule de De Graaf. Le folliculesécrète des hormones, les œstrogènes qui agissent sur le développement de l’utérus. Un tauxélevé d’œstrogènes provoque une augmentation subite (par rétrocontrôle positif) de la sé-crétion de l’hormone lutéinisante, LH, par l’hypophyse, appelé pic de LH, responsable del’ovulation. L’ovulation se produit 24 à 36 heures après l’augmentation du taux de LH. Ainsi,les dosages de LH dans les urines vont permettre à Madame C. de repérer son ovulation, doncla période de fertilité. Le test est positif si on observe deux traits sur la bandelette.L’ovule peut être fécondé pendant les 24 h qui suivent l’ovulation, tandis que les spermato-zoïdes sont viables pendant 5 jours. Ainsi un couple peut avoir un enfant en ayant des relationssexuelles 4 jours avant l’ovulation. Pour cette raison on recommande de commencer les tests4 jours avant la date présumée de l’ovulation.Afin de commencer ses tests au bon moment, Madame C. doit bien connaître son cycle mens-truel. Pour cela sa courbe de températures peut l’aider. En effet, lors du cycle la températuredu corps varie : pendant la phase pré-ovulatoire, elle est inférieure à 37 °C, peu avant l’ovula-tion elle est au plus bas, puis, pendant la phase post-ovulatoire, elle forme un plateau supérieurà 37 °C. Bien sûr, il est nécessaire de prendre sa température toujours dans les mêmes condi-tions et à la même heure et sur plusieurs cycles. S’il y a une infection, la température estaugmentée en raison de la fièvre.On constate sur le document 1. b) que la courbe de températures de Madame C. est normale.Son cycle dure 30 jours, la température la plus basse a lieu le 17e jour en phase pré-ovulatoire.Sur le document 2, la température la plus basse est associée au pic de LH. Ainsi, Madame C.peut commencer ses tests 4 jours avant que sa température soit la plus basse en phase pré-ovulatoire. Dans le cas du cycle du document 1. b), cela correspondrait au 14e jour. Les testsse poursuivraient jusqu’au 20e jour. Si les tests sont positifs, les rapports sexuels seront pro-bablement fécondants.2 a) La progestérone est une hormone ovarienne présente dans le sang à forte concentrationen phase post-ovulatoire.b) La pilule contraceptive bloque la maturation de l’ovaire et donc l’ovulation. Elle agit enprovoquant une baisse conjointe de la production des hormones hypophysaires FSH et LH.

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Madame A. et son conjoint souhaitent un premier enfant. Cette jeune femme de 28 ans autilisé jusque-là une contraception orale régulière. Après plusieurs mois d’arrêt de la prise ducontraceptif, elle n’a pas de règles et pense être enceinte, mais les tests de grossesse qu’ellefait sont négatifs. Elle consulte alors son gynécologue.Son médecin lui prescrit une première série d’analyses sanguines dont les résultats sont pré-sentés dans le document 1.

� Document 1

Résultats des analyses de Madame A. et dosages de référence

FSH (hormone folliculo-stimulante) et LH (hormone lutéinisante) sont des hormones hypo-physaires.

141

Sujet 25 | Énoncé

Pour préciser son diagnostic, le médecin prescrit également à Madame A. :– une échographie des ovaires qui ne révèle aucune anomalie ;– une IRM 1 de l’hypophyse (résultats donnés sur le document 2) ;– un dosage de la prolactine sanguine (résultats donnés sur le document 3). Cette molécule,sécrétée naturellement pendant la grossesse, bloque fortement l’ovulation.

� Document 2

IRM de l’hypophyse

Source : d’après www.chups.jussieu.fr.

Ce type d’adénome est une tumeur bénigne provoquant une modification de l’activité descellules sécrétant la prolactine, à l’origine de l’augmentation de taille de la glande.

� Document 3

Résultat du dosage de la prolactine sanguine

Valeur normale (sansadénome)

Valeur mesurée chezMadame A.

Concentration moyenne en prolactine dansle sang en µg/l

< 20 > 50

Source : d’après www.chups.jussieu.fr.

1. IRM : imagerie médicale par résonance magnétique.

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Sujet 25 | Énoncé

Questions

1 À l’aide du document 1 et de vos connaissances, présentez les anomalies hormonales dé-tectées chez Madame A. et précisez comment elles expliquent son infertilité.

�Procéder par étapesIl faut mobiliser vos connaissances sur l’action des hormones hypophysaires sur l’ovaireet les conséquences sur les sécrétions des hormones ovariennes.1. Faire une ou deux phrases d’introduction afin de présenter la problématique de Ma-dame A. (pas de grossesse malgré l’absence de règles et en absence de contraceptif oral).2.Comparer les courbes de chaque graphique deMadameA. avec les courbes de référenceet citer des valeurs chiffrées (taux très faibles et absence de variation cyclique pour lesdifférentes hormones hypophysaires et ovariennes).3. Expliquer les anomalies des sécrétions des hormones de Madame A. en mobilisant vosconnaissances sur le contrôle du fonctionnement ovarien par le complexe hypothalamo-hypophysaire dans le cas normal (FSH et LH permettent le développement des folliculesovariens, puis le pic de LH déclenche l’ovulation, les follicules ovariens et le corps jaunesécrètent les œstrogènes et la progestérone).4. Conclure votre étude par une phrase et donner une hypothèse ou une piste pour pres-crire une analyse complémentaire afin de repérer les causes des dysfonctionnements hor-monaux chez Madame A. (peut-être une anomalie de l’hypophyse ?). Cette phrase montreque vous raisonnez de façon scientifique par rapport au problème et cela introduit le do-cument 2 qui est une IRM de l’hypophyse.

2 On s’intéresse aux dosages complémentaires prescrits à Madame A.Les examens complémentaires prescrits ont permis de détecter :Cocher uniquement la réponse exacte.⇤ une tumeur ovarienne.⇤ la présence de prolactine en trop faible taux chez Madame A.⇤ une sécrétion trop importante de prolactine par l’hypophyse.⇤ une absence de tumeur hypophysaire.3 On s’intéresse aux difficultés de Madame A. à être enceinte.La difficulté de Madame A. à être enceinte peut être due à :Cocher uniquement la réponse exacte.⇤ un blocage de l’ovulation par manque de prolactine.⇤ une absence de prolactine.⇤ à la contraception utilisée avant ces tentatives de conception.⇤ un excès de prolactine qui agit sur l’ovulation en la bloquant.

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Sujet 25 | Énoncé

4 On s’intéresse à une éventuelle stimulation ovarienne de Madame A.Pour obtenir une grossesse, Madame A. peut avoir recours à une stimulation ovarienne parinjection :Cocher uniquement la réponse exacte.⇤ de prolactine.⇤ de progestérone.⇤ de progestérone et prolactine.⇤ de FSH, puis de LH.

Vous devez mobiliser vos connaissances sur l’action de la progestérone, de la FSH et dela LH.

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Sujet 25 | Corrigé

1 MadameA. a arrêté depuis plusieurs mois la prise d’un contraceptif oral dans le but d’avoirun premier enfant avec son conjoint.N’ayant pas ses règles, elle a réalisé plusieurs tests de grossesse, mais s’étonne qu’ils soientnégatifs. Elle consulte alors son gynécologue afin d’avoir des explications. Son médecin luifait faire une première série d’analyses qui montrent que Madame A. présente plusieurs ano-malies concernant les sécrétions hormonales en comparaison des dosages de référence :– une concentration en FSH et LH très inférieure à la normale en début de cycle (2,5 µ/mlenviron au lieu de 5 mU/ml) et une absence de pics de ces deux hormones au moment del’ovulation (vers le 14e jour) ;

– un taux d’œstrogènes inférieur à 100 pg/ml et une absence de variation au cours du cycle(150 pg/ml dans le cas normal en début de cycle). Les valeurs de référence montrent un picaux alentours de 600 pg/ml lors de la première phase du cycle (phase folliculaire) et uneseconde augmentation jusqu’à environ 400 pg/ml lors de la seconde phase du cycle (phaselutéinisante) ;

– un taux de progestérone quasiment nul pendant toute la durée du cycle alors que l’on ob-serve une augmentation en deuxième phase du cycle dans le cas normal (vers le 21e jour,taux d’environ 19 ng/ml).

Ces anomalies hormonales expliquent l’infertilité de Madame A.En effet, c’est le fonctionnement du complexe hypothalamo-hypohysaire qui agit sur le fonc-tionnement des ovaires. (Une sécrétion pulsatile de GnRH par l’hypothalamus stimule laproduction de FSH et LH par l’hypophyse.) À chaque cycle, la FSH, hormone folliculo-stimulante, permet le développement des follicules. Lorsqu’un des follicules atteint sa ma-turité vers le 14e jour du cycle, un pic de LH (hormone lutéinisante) déclenche l’ovulation,c’est-à-dire la libération de l’ovocyte dans le pavillon de la trompe où peut avoir lieu la fé-condation par un spermatozoïde. En absence de pic de LH, l’ovulation ne se produit pas, ilne peut y avoir fécondation, et donc pas de possibilité de grossesse.Ce sont les ovaires et notamment les follicules qui sécrètent les œstrogènes pendant la pre-mière phase du cycle, puis le corps jaune en deuxième phase du cycle. Or chez Madame A.,les follicules, non stimulés par la FSH, ne se développent pas et ne sécrètent donc que très peud’œstrogènes. Dans le cas d’un cycle normal, la progestérone est sécrétée essentiellement endeuxième phase du cycle par le corps jaune, qui se forme après l’ovulation, à partir des restesdu follicule ovarien, sous l’action de la LH. Pour Madame A., le follicule n’est pas arrivé àmaturation, il n’y a pas eu d’ovulation, il n’y a donc pas formation de corps jaune – ce quiexplique le taux quasi nul de progestérone.Les taux insuffisants d’hormones hypophysaires et ovariennes ainsi que l’absence de sé-crétions cycliques expliquent l’infertilité de Madame A. Néanmoins, ces analyses ne per-mettent pas de déterminer la cause de ce dysfonctionnement. Sachant que c’est le complexehypothalamo-hypohysaire qui contrôle le fonctionnement ovarien, on peut se demander s’iln’y a pas un problème à ce niveau. Des analyses complémentaires sont nécessaires afin derepérer une éventuelle anomalie de l’hypophyse.

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Sujet 25 | Corrigé

2 Les examens complémentaires prescrits ont permis de détecter une sécrétion trop impor-tante de prolactine par l’hypophyse.3 La difficulté de Madame A. à être enceinte peut être due à un excès de prolactine, qui agitsur l’ovulation en la bloquant.4 Pour obtenir une grossesse, Madame A. peut avoir recours à une stimulation ovariennepar injection de FSH, puis de LH.

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L’interruption volontaire de grossesse (IVG) est un droit depuis la loi Veil de 1975.

� Document 1

Nombre d’IVG pour 1 000 femmes en fonction de leur âge

Source : d’après Ça m’intéresse, février 2011.

On s’intéresse à l’évolution récente du nombre d’IVG.

� Document 2

Des expériences pour comprendre le mode d’action du RU 486

Les expériences décrites ci-dessous ont été réalisées sur des lapines impubères pour com-prendre l’effet de la molécule RU 486 utilisée dans le cadre de l’IVG médicamenteuse.Aspect de l’utérus, vu en coupe transversale, avant le traitement :

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Sujet 26 | Énoncé

Source : d’après Ces hormones qui nous gouvernent, Belin, coll. « Bibliothèque Pour La Science ».

Questions

À l’aide de vos connaissances et des documents, choisir les propositions exactes :

1 Le graphique montre qu’entre 1990 et 2005, le nombre d’IVG en France a :Cocher uniquement la réponse exacte.⇤ baissé quel que soit l’âge.⇤ augmenté quel que soit l’âge.⇤ baissé chez les jeunes de moins de 25 ans.⇤ augmenté chez les jeunes de moins de 25 ans.2 a) La comparaison des résultats des lots 1 et 2 permet d’affirmer que le développement dela muqueuse utérine est stimulé par :Cocher uniquement la réponse exacte.⇤ l’œstradiol.⇤ la progestérone.⇤ le RU 486.⇤ l’œstradiol et la progestérone.b) On peut déduire l’effet du RU 486, dans le cas de l’IVG médicamenteuse, par la compa-raison des lots :Cocher uniquement la réponse exacte.⇤ 1 et 3.⇤ 2 et 3.⇤ 1 et 6.⇤ 2 et 6.c) Les résultats obtenus pour les lots 4, 5 et 6 montrent que l’effet du RU 486 sur l’utérus :Cocher uniquement la réponse exacte.

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Sujet 26 | Énoncé

⇤ est indépendant de la dose absorbée.⇤ varie aléatoirement avec la dose injectée.⇤ augmente avec la dose absorbée.⇤ diminue avec la dose absorbée.

Les expériences proposées visent à mettre en évidence les effets du RU 486 sur la mu-queuse utérine. Pour cela, on injecte à une lapine impubère soit de l’œstradiol seul soitde l’œstradiol et de la progestérone et pour certains lots on traite en plus avec du RU 486à différentes concentrations et on observe l’aspect de la taille de l’utérus et l’aspect dela muqueuse. On vous indique également l’aspect de la muqueuse utérine et la taille del’utérus avant traitement, c’est le témoin.Vous devez comparer les résultats expérimentaux des différents lots pour répondre auxquestions. Pour les questions 2 a) et c), on vous indique les lots à comparer, il n’y a doncpas de difficultés majeures.La question 2 b) est plus délicate puisqu’il faut choisir les lots à comparer. Pour mettreen évidence l’action du RU 486, les deux lots à comparer ne doivent faire varier qu’unseul paramètre : l’injection ou non de RU 486 en plus de l’injection de progestérone etd’œstradiol. Lors de la grossesse, l’utérus à une taille importante et la muqueuse présenteun fort développement appelé « dentelle utérine ». L’injection de deux hormones permetde simuler l’aspect de l’utérus dans le cas d’une grossesse.

3 Suite à une IVG, un suivi médical peut être proposé, car elle n’est pas sans conséquencesphysiques et psychiques.Citez les méthodes hormonales de régulation des naissances qui permettent d’éviter un re-cours à l’IVG.

�Les pièges à éviterTraiter des préservatifs, du stérilet et des stérilisations définitives dans la question 3 : cene sont pas des méthodes hormonales.

�Procéder par étapesPour la question 3, il s’agit d’une question de cours sur les méthodes hormonales de régu-lation des naissances. Ce sont les méthodes contraceptives qui utilisent les hormones :pilules, implant, patch, anneau vaginal. Les pilules du lendemain et du surlendemainpeuvent être citées.Pour chaque méthode, indiquer le mode d’action de l’hormone (œstrogène et/ou proges-tative) : blocage de l’ovulation, modification de la glaire cervicale, modification de lamuqueuse utérine...Vous ne disposez pas de beaucoup de temps et votre réponse ne pourra pas être exhaustive.Pour ne rien oublier et structurer votre réponse :1. Lister au brouillon (prévoir 5 minutes) toutes les méthodes que vous souhaitez citer enmettant succinctement les modes d’action.2. Rédiger en suivant la trame de votre brouillon.

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Sujet 26 | Corrigé

1 Le graphique montre qu’entre 1990 et 2005 le nombre d’IVG en France a augmenté chezles jeunes de moins de 25 ans.On observe, avant 25 ans, une augmentation des IVG en 2005 par rapport à 1990, et, après25 ans, une légère diminution.2 a) La comparaison des résultats des lots 1 et 2 permet d’affirmer que le développement dela muqueuse utérine est stimulé par la progestérone.b) On peut déduire l’effet du RU 486 par la comparaison des lots 2 et 6.c) Les résultats obtenus pour les lots 4, 5 et 6 montrent que l’effet du RU 486 sur l’utérusaugmente avec la dose absorbée.3 Afin d’éviter l’IVG, des méthodes hormonales de contraception peuvent être utilisées parles femmes : la pilule combinée ou œstroprogestative (normodosée oumicropilule) contientun mélange d’œstrogènes et de progestatifs. Elle a une triple action puisqu’elle empêchel’ovulation et le développement de l’endomètre et modifie les propriétés de la glaire cervicale,qui devient non perméable aux spermatozoïdes.À côté de la pilule dite « classique », on trouve :– la pilule séquentielle, prise pendant 28 jours, qui renferme des dosages variables d’unœstrogène naturel et d’un progestatif de synthèse, et diminue ainsi les effets secondairesdes œstrogènes (notamment les risques vasculaires et métaboliques) ;

– la micropilule, qui contient uniquement un progestatif nouvelle génération et agit surtoutsur la glaire cervicale et l’ovulation ;

– l’anneau vaginal, qui diffuse œstrogènes et progestatifs et peut être gardé 4 semaines ;– le patch qui diffuse les hormones à travers la peau ;– l’implant, petit réservoir, glissé sous la peau, qui diffuse un progestatif. Il peut rester enplace trois ans.

Enfin, les femmes peuvent avoir recours à la pilule du lendemain dans le cas de rapports àrisques ou mal protégés. Il s’agit d’une contraception d’urgence puisque la molécule qu’ellecontient, le lévornorgestrel, empêche l’ovulation si elle n’a pas eu lieu, agit sur la muqueuseutérine en empêchant la nidation et provoque la survenue des règles. Elle ne doit être prisequ’exceptionnellement en raison notamment des effets secondaires (nausées, douleurs...). Lapilule du surlendemain contient une molécule d’acétate d’ulipristal. Elle est efficace 5 joursau lieu de 3 pour la pilule du lendemain et agit de façon similaire.

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� Document 1

Une centrale électrique est une usine qui produit de l’énergie électrique. Il en existe plu-sieurs sortes : les centrales thermiques à combustibles fossiles, les centrales thermiquesà combustibles nucléaires, les centrales hydrauliques... Toutes sont basées sur le mêmeprincipe : faire tourner une turbine couplée à un alternateur qui fabrique de l’électricité.La différence de fonctionnement se situe au niveau de la production d’énergie mécaniquelors de l’entraînement de la turbine. Dans les centrales hydrauliques, l’eau des barragesactionne la turbine. Dans les centrales thermiques classiques, un combustible fossile estbrûlé pour transformer de l’eau en vapeur, produisant de l’énergie thermique pour entraî-ner la turbine. Dans les centrales thermiques nucléaires, les noyaux d’uranium remplacentle combustible fossile. En se scindant, ces gros noyaux libèrent de l’énergie nucléaire, quisera utilisée pour produire de la vapeur d’eau laquelle peut activer la turbine.

Source : d’après le site du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives, www.cea.fr.

� Document 2

Courbe de décroissance radioactive du strontium

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Sujet 27 | Énoncé

On appelle période radioactive (ou demi-vie) la durée au bout de laquelle la moitié d’unepopulation de noyaux radioactifs s’est désintégrée.

� Document 3

Période radioactive de quelques déchets radioactifs

Noyau radioactif Période radioactivecobalt 60 5,2 anstritium 12,2 anscésium 137 30 ansaméricium 241 432 ansradium 226 1 600 ansplutonium 239 24 110 ansneptunium 237 2 140 000 ans

Source : d’après www.science.gouv.fr.

Questions

1 Citez les trois différentes ressources énergétiques nommées dans le document 1. Précisezparmi ces trois ressources, quelles sont celles qui sont non renouvelables ?2 Recopiez, en complétant les cases 1 et 3, la chaîne énergétique ci-dessous qui correspondà celle d’une centrale thermique à combustible nucléaire.

3 Dans les centrales nucléaires, les déchets produits contiennent de nombreux noyaux ra-dioactifs : césium, strontium... De tels noyaux se désintègrent plus ou moins rapidement aucours du temps.

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Sujet 27 | Énoncé

a) Sachant que le noyau atomique de strontium est composé de 38 protons et 52 neutrons,écrivez sur votre copie la représentation correcte de ce noyau parmi les 4 propositions ci-dessous :9052Sr ; 9038Sr ; 5238Sr ; 3852Sr.b) En utilisant le document 2, déterminez graphiquement la période radioactive du strontium.c) À partir du document 3 et de vos connaissances, expliquez en quoi la gestion des déchetsradioactifs peut poser problème.


C’est un sujet relativement court sur l’énergie nucléaire qui peut être traité rapidementpuisque les questions sont succinctes.


Attention à l’écriture du noyau atomique avec les deux chiffres : le chiffre du bas est lenuméro atomique Z avec le nombre de protons, celui du haut est le nombre de masse Aqui est égal à la somme des protons et des neutrons N (A = Z + N).


Lisez bien le document 1 pour répondre aux questions 1 et 2 qui vous donne les élémentsde réponse.Dans la question 3. c), après avoir commenté les valeurs du document 3, utilisez vosconnaissances personnelles et apprises en cours de SVT pour expliquer les dangers de laradioactivité sur les êtres vivants.

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Sujet 27 | Corrigé

1 Les trois ressources citées dans le document 1 sont l’énergie hydraulique, l’énergie descombustibles fossiles et l’énergie nucléaire.Parmi elles, l’énergie des combustibles fossiles et l’énergie nucléaire sont non renouvelables.2

3 a) La représentation correcte du noyau atomique de strontium est la suivante : 9038Sr.b) La période radioactive ou demi-vie du strontium est la durée au bout de laquelle la moi-tié d’une population de noyaux radioactifs s’est désintégrée. Sur le graphique, on part de1 000 000 donc la moitié correspond à 500 000. La lecture graphique nous donne une duréed’environ 28 années. La période radioactive du strontium est de 28 ans.c) La gestion des déchets radioactifs peut poser problème, car la période radioactive est pourune grande majorité de noyau radioactif très longue et hormis le cobalt 60 et le tritium avecrespectivement 5,2 ans et 12,2 ans de demi-vie, on trouve 432 ans pour l’américium, 1 600 anspour le radium 226, 24 110 ans pour le plutonium 239 et 2 140 000 ans pour le neptunium 237.Les êtres vivants exposés à des rayonnements radioactifs importants peuvent développer descancers et divers problèmes de santé, les embryons peuvent avoir des malformations et lafertilité des individus peut également être perturbée. La radioactivité provoque des mutationsde l’ADN. Ainsi, le traitement de déchets radioactifs est un réel problème en termes de coût,de sécurité et de santé publique.Les accidents nucléaires, comme par exemple celui de Tchernobyl, nous ont montrés lesconséquences désastreuses de la radioactivité sur l’environnement et les populations.

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� Document

Le premier train solaire roule en Belgique

À bord, rien ne le distingue d’un autre convoi. Mais à l’extérieur, ce sont des wagons d’ungenre nouveau, seulement alimentés par les rayons du soleil et non à l’électricité issue descentrales nucléaires ou au gaz. Pour la première fois, lundi 6 juin, ce « train vert » a rouléen Europe, sur 25 km, près d’Anvers, dans le nord de la Belgique. La raison de cet exploit :16 000 panneaux photovoltaïques installés sur le toit du tunnel ferroviaire, de 3,4 km delong, de la ligne à grande vitesse qui relie Anvers à Amsterdam. Depuis, tous les trainseffectuant la traversée d’Anvers circulent grâce à l’électricité produite localement.Au départ, le tunnel, construit dans une réserve naturelle, avait un tout autre objectifécologique : éviter d’abattre des arbres protégés dont la chute aurait pu interrompre letrafic. Plus tard, ces dalles sont apparues idéales pour accueillir des panneaux solaires.D’une surface de 50 000 mètres carrés, soit environ 8 terrains de football, elles peuventproduire 12 MWh par jour.« Pour les entreprises ferroviaires, les panneaux solaires sont le meilleur moyen pourréduire l’empreinte carbone des trains. Vous pouvez par ailleurs utiliser des espaces quin’ont pas d’autre valeur économique et les projets peuvent être livrés en moins d’un andans la mesure où l’énergie solaire est moins critiquée que l’éolien », déclare dans lescolonnes du Guardian Bart Van Renterghem, un autre responsable d’Enfinity.L’électricité produite par le « tunnel du soleil » en un an ne correspondra toutefois qu’àcelle consommée par l’ensemble des trains belges en un jour. Mais pour les concepteursdu projet, davantage de surfaces comme les toits de gares ou de hangars et les nombreuxterrains vagues qui jouxtent les voies, pourraient être utilisées afin d’installer des pan-neaux.

Source : www.ecologie.blog.lemonde.fr.

Questions

1 Donnez la signification en toutes lettres du symbole MWh utilisé dans le document etprécisez à quelle grandeur il fait référence.2 Calculez la puissance moyenne des panneaux solaires installés sur le tunnel.3 Identifiez deux sources d’énergie renouvelable et deux sources d’énergie non-renouvelable citées dans le document.

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Sujet 28 | Énoncé

4 Expliquez et commentez la phrase « les panneaux solaires sont le meilleur moyen pourréduire l’empreinte carbone des trains ».5 On s’intéresse à la chaîne énergétique d’un panneau photovoltaïque.Complétez le schéma ci-dessous en indiquant les formes d’énergie.La chaîne énergétique d’un panneau photovoltaïque est schématisée par :


Le sujet concerne l’énergie fournie par les panneaux solaires avec le premier train solairequi roule en Belgique.Les cinq questions visent à vérifier vos connaissances :– sur les notions de puissance, d’énergie avec leurs unités respectives et la formule decalcul ;

– sur la distinction entre énergie renouvelable et non renouvelable ;– sur la notion d’empreinte carbone ;– sur la chaîne énergétique d’un panneau photovoltaïque.


Attention à ne pas confondre puissance et énergie.


Lisez une première fois attentivement le document ainsi que les questions, puis faites uneseconde lecture en surlignant les informations qui vous seront utiles pour répondre.À noter : l’empreinte carbone est à relier au dégagement de dioxyde de carbone, gaz àeffet de serre.Soyez précis et clair dans vos réponses.

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Sujet 28 | Corrigé

1 Le symbole MWh signifie millions de wattheure. Un wattheure est l’énergie consomméependant une heure (3 600 secondes) par un appareil de puissance 1W. Dans le texte, il s’agitde l’énergie produite par les panneaux solaires.2 La puissance est l’énergie produite chaque seconde par les panneaux photovoltaïques.La puissance : P = E/t avec E = énergie en Joule ou Wh et t = temps en secondes. P en watt.P = 12 000 : (24 × 3 600) = 0,139 watt.La puissance produite chaque seconde par les panneaux solaires installés sur le tunnel estd’environ 0,139 watt.3 Les deux sources d’énergie renouvelable citées dans le texte sont les panneaux photovol-taïques et l’éolien. Les deux sources d’énergie non renouvelable citées sont l’électricité descentrales nucléaires ou celle issue de la combustion du gaz (centrales électriques thermiquesà fission ou à combustion).4 On appelle « empreinte carbone » la mesure du volume de dioxyde de carbone (CO2) émispar combustion des énergies fossiles (pétrole, charbon, par exemple) par les êtres vivants oules entreprises. Le calcul de l’empreinte carbone vise à trouver les meilleures solutions afinde réduire les émissions de gaz à effet de serre tel que le CO2.Dans le cas du train solaire, les panneaux solaires fournissent de l’énergie sans produire du di-oxyde de carbone, contrairement à l’alimentation électrique qui provient de la combustion depétrole ou de charbon. Ainsi, ces installations permettent de réduire efficacement l’empreintecarbone.5 La chaîne énergétique d’un panneau photovoltaïque est schématisée par :

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� Document 1

Assurer l’approvisionnement énergétique en toute sécurité

Les enjeuxAprès l’accident de Fukushima, enmars 2011, quelle place donner au nucléaire dans notreproduction d’énergie ?

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Sujet 29 | Énoncé

– À court terme : fermer les centrales ou renforcer leur sécurité, selon desrecommandations de l’ASN.– À moyen terme : 22 réacteurs (dont Fessenheim) auront 40 ans avant 2022. Faut-il lesfermer ou prolonger leur vie jusqu’à 60 ans ? Selon EDF, la prolongation coûterait de 680à 860 millions d’euros par réacteur, alors que l’arrêt et le remplacement par un réacteur denouvelle génération d’Areva coûteraient environ cinq milliards d’euros.– À long terme : à partir de quand et à quel rythme démanteler ? Selon la Cour descomptes, le coût moyen serait de 317 millions d’euros par réacteur, mais nombred’incertitudes demeurent.

Les principaux défis

– EPR : stop ou encore ? La mise en service prévue en 2012 est reportée à 2016. Le coûtpassant de 3,3 à 6 milliards d’euros.– ITER : contrôler la fusion ? Le réacteur ITER vise une réaction de fusion nucléaire(deux noyaux légers fusionnent en un noyau plus lourd en dégageant beaucoup d’énergie)quand les centrales actuelles exploitent la réaction de fission (en cassant un noyau lourden deux noyaux légers).– Gérer déchets et contestation : 28,4 milliards d’euros, c’est le coût futur de la gestiondes déchets, un montant amené à augmenter, selon la Cour des comptes.

Les options

– Maintenir la durée de vie à 40 ans et développer des réacteurs de 3e et 4e générations.– Porter la durée de vie des réacteurs à 60 ans.– Remplacer en 25 à 30 ans, la moitié des réacteurs ayant dépassé 40 ans, par un « mix »gaz / énergies renouvelables.– Arrêter totalement le nucléaire. À quelle échéance ?

Source : d’aprèsSciences et avenir, avril 2012.

Questions

1 Quel type de réaction nucléaire est utilisé dans la centrale de Fessenheim ?2 Un des principaux défis européens est la mise en service du réacteur ITER. Pourquoiutilise-t-on le terme de « défi » ?

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Sujet 29 | Énoncé

3 La (les) proposition(s) correspondant à une réaction de fission est (sont) :⇤ Réaction 1 = 235

92 U + 10 ! 94

38Sr + 14054 Xe + 210n

⇤ Réaction 2 = 21H + 1

1H ! 32He

⇤ Réaction 3 = 32He + He ! 4

2He + 2 11H

⇤ Réaction 4 = 23592 U + 1

0n ! 8535Br + 148

57 La + 3 10n

4 On s’intéresse à la capacité de production de la centrale nucléaire « nouvelle génération »EPR. À partir du document, on peut déduire que la centrale nucléaire « nouvelle génération »EPR serait capable de fournir :Cocher uniquement la proposition exacte.⇤ une énergie électrique de 1 650 MW.⇤ une puissance électrique de 1 650 MW.⇤ une énergie électrique de 1 300 MW.⇤ une puissance électrique de 1 300 MW.5 On s’intéresse aux capacités de production des centrales et des réacteurs nucléaires. Enexploitant le document, on peut déduire que :Cocher uniquement la proposition exacte.⇤ la capacité de production d’un réacteur de Fessenheim est de 900 MW et, en 2011, plus dela moitié des réacteurs nucléaires français dépassait une capacité de production de 900 MW.⇤ la capacité de production d’un réacteur de Fessenheim est de 1300MW et, en 2011, plus dela moitié des réacteurs nucléaires français dépassait une capacité de production de 900 MW.⇤ la capacité de production d’un réacteur de Fessenheim est de 900 MW et, en 2011, plusde la moitié des réacteurs nucléaires français ne dépassait pas une capacité de productionde 900 MW.⇤ la capacité de production d’un réacteur de Fessenheim est de 1300 MW et, en 2011, plusde la moitié des réacteurs nucléaires français ne dépassait pas une capacité de productionde 900 MW.6 Pour assurer l’approvisionnement énergétique en toute sécurité, d’autres options peuventêtre aussi choisies, notamment augmenter la part des énergies renouvelables.Donner 2 exemples d’énergies renouvelables en justifiant le terme « renouvelable ».


Le sujet porte sur le défi énergétique du XXIe siècle et plus particulièrement sur les problé-matiques liées à l’énergie nucléaire (coût, sécurité, entretien, démantèlement, pollution,santé...). Les questions évaluent votre capacité à extraire et à analyser judicieusement lesinformations du document, mais aussi à réinvestir vos connaissances concernant les dif-férents types de réactions nucléaires. La dernière question porte sur la notion d’énergierenouvelable dont vous devez citer deux exemples.

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Sujet 29 | Énoncé


Ne pas confondre fusion nucléaire et fission nucléaire : la fission est toujours provoquéepar un neutron sur un noyau d’un atome lourd qui se repère facilement au début de laréaction. Attention, des neutrons peuvent être produits en fin de réaction dans les deuxcas, fusion et fission.


Un certain nombre d’éléments de réponse sont à trouver dans le document : une lecturecalme et attentive, en surlignant certaines données, est indispensable. Veillez à relire plu-sieurs fois les paragraphes du document.

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Sujet 29 | Corrigé

1 La réaction nucléaire utilisée dans la centrale nucléaire de Fessenheim est une réaction enchaîne de fission nucléaire.La fission nucléaire, provoquée par un neutron, est l’éclatement d’un noyau lourd et instable(dit fissile), par exemple l’uranium 235, en deux noyaux plus légers. Ceci s’accompagned’un dégagement d’énergie thermique dont une partie peut-être convertie en électricité dansune centrale nucléaire. La réaction libère également des neutrons qui, à leur tour, peuventprovoquer d’autres fissions : ce processus est appelé réaction en chaîne. Les produits de lafission sont les déchets nucléaires.2 Les besoins énergétiques augmentent, or les centrales nucléaires vieillissent (22 réacteurssur 58 auront plus de 40 ans en 2022). Les coûts de rénovation ou de remplacement parde nouveaux réacteurs sont extrêmement élevés. À cela s’ajoute le problème des déchets(28,4 milliards d’euros) qu’il faut traiter ainsi que le démantèlement des centrales (317 mil-lions d’euros par réacteur). Les coûts s’élèvent ainsi à plusieurs milliards d’euros. La sécuritésanitaire doit être aussi envisagée.Les défis européens sont donc de trouver les solutions les plus appropriées afin de satisfaireles besoins énergétiques tout en limitant les dépenses et les déchets.Le réacteur ITER serait une solution intéressante, car il utilise la fusion nucléaire et non lafission nucléaire des centrales actuelles.Le réacteur ITER est encore expérimental et vise la production d’énergie grâce à une ré-action de fusion entre deux noyaux légers, par exemple entre les isotopes de l’hydrogène,le deutérium et le tritium, pour donner de l’hélium et un neutron. Sur terre, la maîtrise desconditions propices à la fusion permettrait l’exploitation d’un combustible énergétique quasiinépuisable : l’hydrogène, qui produit peu de déchets. À l’heure actuelle de nombreux obs-tacles techniques ne sont pas encore surmontés (instabilité du plasma). La fusion nécessite deplus des conditions de haute température et de haute pression.Le défi est donc de réussir à maîtriser tous les éléments techniques pour contrôler la fusionnucléaire.3 Les propositions correspondant à une réaction de fission sont :⇤ Réaction 1 = 235

92 U + 10 ! 94

38Sr + 14054 Xe + 210n

⇤ Réaction 4 = 23592 U + 1

0n ! 8535Br + 148

57 La + 3 10n

4 À partir du document, on peut déduire que la centrale nucléaire « nouvelle génération »EPR serait capable de fournir une puissance électrique de 1 650 MW.5 En exploitant le document, on peut déduire que la capacité de production d’un réacteur deFessenheim est de 900 MW et, en 2011, plus de la moitié des réacteurs nucléaires français nedépassaient pas une capacité de production de 900 MW.Le réacteur de Fessenheim aura 40 ans en 2022 donc sa mise en service s’est faite en 1982.D’après le graphique, à cette époque la capacité de production était de 900 MW.En 2011, la France possède 58 réacteurs (11 + 23 + 20 + 4) dont 34 (11 + 23) ont une capacitéde 900 MW donc plus de la moitié.

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Sujet 29 | Corrigé

6 Les énergies renouvelables ont une durée de formation réduite au regard de la durée de viehumaine et se renouvellent soit en permanence, soit en quelques années, contrairement auxénergies non renouvelables pour lesquelles la formation a mis plusieurs millions d’années(ressources fissiles et fossiles).L’énergie éolienne et l’énergie hydraulique sont deux exemples d’énergies renouvelables quiutilisent l’énergie du vent ou de l’eau pour actionner des turbines à l’origine d’électricité.Vous pouviez également citer : la biomasse, le rayonnement solaire ou la géothermie.

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� Document 1

Pour un « trafic voyageur » T , la consommation d’énergie C dépend du mode de transportchoisi (train, bus, voiture, avion...).On définit, en économie, l’efficacité énergétique E d’un mode de transport par la relation :E = C

T.

Pour un « trafic voyageur » T donné, un mode de transport sera d’autant plus efficace que laconsommation d’énergie C sera faible.La consommation C s’exprime en millions de tep 1.Le « trafic voyageur » T s’exprime en milliards de kilomètres (parcourus par l’ensemble desvoyageurs).L’efficacité énergétique E s’exprime en millions de tep/milliards de kilomètres.

� Document 2

Efficacité énergétique moyenne selon le mode de transport

Mode de transport Train-tram-métro

Bus-Car

Deux-roues motorisées Voiture Avion

E 0,012 0,017 0,035 0,040 0,065

Source : ADEME, Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie

Trafic voyageurs en France en 2011

Mode de transport Voiture Autobus Car Transport ferré Transport aérienT 812,7 51,1 104,0 13,5

Source : Insee, Institut national de la statistique et des études économiques.

1.La tep, tonne d’équivalent pétrole représente une unité d’énergie. 1 tep correspond à l’énergie dégagée par lacombustion d’une tonne de pétrole.

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Sujet 30 | Énoncé

Production électrique en France en 2009

Hy-drau-lique

Éolien,photovoltaïque

ThermiqueClassique

ThermiqueNucléaire

Millions de tep 4,9 1,1 5,3 35,3% dans la productionélectrique française

11 % 2 % 11 % 76 %

Source : Commissariat Général du Développement Durable – Octobre 2010

Questions

1 À partir de vos connaissances, préciser la principale source d’énergie primaire utiliséepour le déplacement d’un voyageur en voiture.

Parmi les sources d’énergie primaire, on distingue :– les ressources énergétiques renouvelables, exploitables sans limite de durée (àl’échelle humaine) : énergie solaire, énergie éolienne, géothermie, énergie hydrauliqueet biomasse.

– les ressources énergétiques non renouvelables : ressources fossiles (pétrole, gaz natu-rel et charbon) contenant de l’énergie chimique, et ressources fissiles (noyaux radioac-tifs tels que l’uranium 235), sources d’énergie nucléaire.

2 D’après les documents 1 et 2, donner le mode de transport permettant, pour un trafic-voyageur donné, la consommation C la plus faible.

Pour un trafic voyageur T donné, un mode de transport est d’autant plus efficace que laconsommation énergétique C est faible, donc que l’efficacité énergétiqueE = C

T est faible(document 1). Identifier à l’aide du document 2 le mode de transport offrant l’efficacitéénergétique la plus faible.

3 D’après les documents 1 et 2, calculer la consommation d’énergie C engendrée par lesdéplacements en voiture en 2011 en France.

À l’aide des informations fournies dans le document 1, exprimer la consommation d’éner-gie C en fonction de l’efficacité énergétique E et du trafic voyageur T. Relever dans le do-cument 2 les valeurs correspondant au mode de transport « voiture » et effectuer l’applica-tion numérique, en précisant l’unité du résultat obtenu. Rédiger une phrase de conclusion.

4 Déterminer la valeur et le pourcentage de l’énergie électrique, d’origine renouvelable,produite en France en 2009.

Identifier les sources d’énergie renouvelables dans le tableau présentant la productionélectrique en France (document 2). Additionner les valeurs et pourcentages correspon-dants. Terminer par une phrase de conclusion.

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Sujet 30 | Énoncé

5 Depuis la fin des années 1970, l’ensemble des sites français permettant la productiond’énergie électrique, d’origine hydraulique, a été aménagé.Dans le cadre du développement durable, à moyen terme (10 ans), 20 % du trafic voiture sefera avec du tout électrique. Dans cette perspective, parmi les quatre propositions, choisir lemode de production énergétique qu’il faudra développer :⇤ thermique fossile ;⇤ thermique nucléaire ;⇤ éolien, photovoltaïque ;⇤ hydraulique.

Le mode de production énergétique à développer doit être d’origine renouvelable afinde s’inscrire dans le cadre du développement durable, et ne doit pas avoir été développéauparavant.

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Sujet 30 | Corrigé

1 La principale source d’énergie primaire utilisée pour le déplacement d’un voyageur envoiture est l’énergie fossile, ressource énergétique non renouvelable. En effet la plupart desvoitures sont équipées d’un moteur thermique utilisant des dérivés du pétrole (essence, ga-soil) comme combustible.2 D’après le document 1, pour un trafic voyageur T donné, un mode de transport est d’au-tant plus efficace que la consommation énergétique C est faible, donc que l’efficacité éner-gétique E = C

Test faible. Le mode de transport permettant, pour un trafic voyageur donné,

la consommation C la plus faible est celui correspondant à l’efficacité énergétique moyennela plus faible : d’après le document 2, il s’agit donc du transport ferroviaire (train, tram,métro).3 D’après le document 1, E = C

T; la consommation énergétique C (en millions de tep)

est donc C = E ⇥ T , avec E l’efficacité énergétique (en millions de tep par milliard dekilomètres) et T le trafic voyageur (en milliards de kilomètres parcourus).D’après le document 2, pour le mode de transport « voiture », on relève les valeurs suivantes :– efficacité énergétique : E = 0,040 million de tep par milliard de kilomètres ;– trafic voyageur : T = 812,7 milliards de kilomètres.On en déduit : C = 0, 040⇥ 812, 7 = 32, 5Mtep.La consommation énergétique engendrée par les déplacements en voiture en 2011 en Franceest de 32,5 millions de tep.4 Les sources d’énergie renouvelable utilisées pour la production électrique sont l’énergiehydraulique, l’énergie éolienne et le photovoltaïque. D’après le tableau présentant la produc-tion électrique en France (document 2), on calcule :– valeur de l’énergie électrique d’origine renouvelable produite en France :4,9 + 1,1 = 6,0 millions de tep ;

– pourcentage de l’énergie électrique d’origine renouvelable dans la production française :11 + 2 = 13 %.

En 2009, la France a produit 6 millions de tep d’énergie électrique d’origine renouvable, cequi représente 13 % de la production électrique totale.5 Afin d’augmenter le trafic des voitures àmoteur électrique dans le cadre du développementdurable, il est nécessaire de développer la production d’électricité d’origine renouvelable. Onélimine donc les propositions 1 et 2 (thermique fossile et nucléaire), qui correspondent à dessources d’énergie non renouvelable. L’ensemble des sites français permettant la productiond’énergie élecrique d’origine hydraulique ayant déjà été aménagé, il faudra donc développerla production d’énergie par mode éolien et photovoltaïque.

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