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SVT Thème 1A : GENETIQUE ET EVOLUTION – Brassage génétique et diversité génétique BAC S

Question de Synthèse 1 : Diversité génétique Des généticiens étudient le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique. Ils prennent comme modèle d’étude deux populations de drosophiles constituées d’individus mâles et femelles homozygotes pour deux gènes indépendants.

Des mâles de la population 1 sont placés avec des femelles de la population 2 dans le même flacon d’élevage. Leur croisement aboutit à la génération F1. Les individus issus de la première génération (F1) obtenue sont ensuite croisés avec des individus de la population 2. On obtient une deuxième génération (F2) dans laquelle les généticiens observent, pour les caractères étudiés, une diversité des combinaisons phénotypiques.

En s’appuyant sur cet exemple, proposer un texte illustré montrant par quels mécanismes la reproduction sexuée aboutit, ici, à la diversité phénotypique observée. L’essentiel à connaître : La méiose est une succession de 2 divisions cellulaires qui produit 4 cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde. Lors de la première division de méiose, les chromosomes subissent un brassage interchromosomique résultant de la migration aléatoire des chromosomes homologues. Une grande diversité de gamètes est ainsi produite. Au cours de la fécondation, un gamète mâle et un gamète femelle s’unissent : leur fusion conduit à un zygote, à l’origine d’un nouvel individu. La diversité génétique potentielle des nouveaux individus est immense.

I) La méiose des individus F1 produit une diversité de gamètes haploïdes II) La fécondation génère en F2 une diversité d’individus diploïdes

Gamètes F1

Gamètes Parent 2 e+ vg+ e- vg- e+ vg- e- vg+

e- vg-

e+//e- vg+//vg-

e-//e- vg-//vg-

e+//e- vg-//vg-

e-//e- vg+//vg-

Phénotypes Corps clair Ailes longues

Corps sombre Ailes courtes

Corps clair Ailes courtes

Corps sombre Ailes longues

Individu F1

ou

ou

MEI

OSE

I M

EIO

SE II

Télophase I

Télophase II

e+ e-

e+

e+

e+

e-

vg+ vg+

vg+ vg+

vg- vg-

e- e-

vg- vg- e+ e+

Vg- Vg-

e- e-

vg+ vg+

e+

vg+

e+

vg+

e-

Vg-

e-

Vg-

e+

Vg-

e+

Vg-

e-

vg+

e-

vg+

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SVT Thème 1A : GENETIQUE ET EVOLUTION – Brassage génétique et diversité génétique BAC S

Question de Synthèse 2 : Méiose et diversité des gamètes Expliquez, en vous limitant au cas d’un individu hétérozygote pour trois gènes, comment la méiose permet la diversité génétique des gamètes.

Vous illustrerez votre raisonnement par des schémas successifs, en partant d’une cellule possédant 2 paires de chromosomes : la première paire porte le gène A (allèles A et a) et le gène B (allèles B et b) ; la seconde paire porte le gène D (allèles D et d). L’essentiel à connaître : La méiose est précédée par la duplication des chromosomes. Méiose et fécondation sont à l’origine d’un brassage des allèles. Le brassage intrachromosomique : des crossing-over entrainent des échanges de morceaux de chromatides entre chromosomes homologues appariés lors de la prophase I. Le brassage interchromosomique est dû à la séparation au hasard des chromosomes homologues de chaque paire lors de l’anaphase I. Il concerne donc des chromosomes remaniés par le brassage intrachromosomique qui l’a précédé. ABD AbD aBd abd ABd Abd aBD abD

Autre question de synthèse Le caryotype est caractéristique de chaque espèce. Expliquez comment la méiose et la fécondation participent à la stabilité du caryotype au cours de la reproduction sexuée. Votre exposé sera accompagné de schémas en choisissant le caryotype 2n = 4. L’essentiel à connaître : Le caryotype est l’ensemble des chromosomes d’une cellule (23 paires chez l’Homme). La méiose assure le passage de la phase diploïde à la phase haploïde. Elle suit une phase de réplication et ses 2 divisions successives conduisent, à partir d’une cellule mère diploïde (2n=4 chromosomes) à 4 cellules filles haploïdes (n=2 chromosomes). La fécondation est l’union de 2 gamètes haploïdes (n=2) pour former un zygote diploïde (2n=4).

Duplication des chromosomes d A

D a

b B

d A

D a

b B

Prophase I (début)

Prophase I (fin)

Métaphase I

Métaphase II

d A

D a

b B

d A

D a

b B

d A

D a

b B

d A

D a

b B

A

b

A A

b

A

B

a

B

a

b

a

B

a

b D D D D d d d d

A A A A

B

B B B B b b b b

a a a a D D D D d d d d

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SVT Thème 1A : GENETIQUE ET EVOLUTION – Diversification du vivant et évolution de la

biodiversité BAC S

Question de Synthèse 3 : Diversité génétique et diversification des êtres vivants

L'association des mutations et des brassages génétiques au cours de la méiose et de la fécondation ne suffit pas à expliquer la totalité de la diversification des êtres vivants. D'autres mécanismes interviennent. Décrire les mécanismes qui, en dehors de la méiose et la fécondation, sont à l’origine d’une diversification des êtres vivants. Montrer ensuite comment un de ces mécanismes permet d’expliquer des différences entre deux espèces proches génétiquement : l’Homme et le chimpanzé. L’exposé doit être structuré avec une introduction, un développement et une conclusion. Sont exclus de votre sujet les brassages génétiques intervenant au cours de la méiose et les mécanismes conduisant à des anomalies au cours de la méiose. L’essentiel à connaître : Des mécanismes de diversification des génomes existent : hybridations (croisement entre 2 espèces proches) suivies de polyploïdisation (multiplication du nombre d’exemplaires de chaque chromosome), ou transfert de matériel génétique par voie virale. S’agissant des gènes impliqués dans le développement, des formes de vie différentes peuvent résulter de variations dans la chronologie, la durée et l’intensité de l’expression de ces gènes (mutations dans les gènes régulateurs), comme c’est le cas par exemple entre l’Homme et le chimpanzé, très proches génétiquement. Une diversification des êtres vivants est également possible sans modification des génomes : ce sont les associations comme la symbiose. Le développement de comportements nouveaux transmis d’une génération à l’autre par voie non génétique est une source de diversité.

I) DIVERS MECANISMES DE DIVERSIFICATION 1) Mécanismes liés à l’expression des gènes

2) Mécanismes liés au nombre de chromosomes

3) Transfert horizontal de gènes

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4) Symbiose

Association entre 2 espèces différentes, chacune recevant un bénéfice de l’autre : modification des phénotypes (morphologie, croissance, structures, métabolisme…). Endosymbiose quand un des organismes est inclus à l’intérieur de l’autre (ex : mitochondries = bactéries aérobies à l’intérieur de cellules eucaryotes anaérobies).

5) Des mécanismes culturels Dans une espèce, des populations physiquement séparées peuvent acquérir des comportements différents. Ces changements sont transmis au sein de la population, génération après génération, par apprentissage. Si ces changements ne permettent plus la reproduction entre ces populations, elles forment des espèces différentes. II) UN MECANISME EXPLIQUANT DES DIFFERENCES ENTRE L’HOMME ET LE CHIMPANZE

• Quand on compare les gènes des chimpanzés et des Hommes, le pourcentage de similitudes est proche de 99%, ce qui contraste avec les différences morphologiques et anatomiques des 2 espèces.

• La phase embryonnaire est plus courte chez le chimpanzé (2 semaines au lieu de 8), ce qui explique la forte croissance du cerveau de l’homme par rapport au chimpanzé : expression plus longue de gènes impliqués dans les mitoses des cellules nerveuses.

• Phase fœtale : trou occipital et forme du crâne sont proches chez les 2 espèces.

• Durant la phase lactéale (naissance premières molaires), basculement du trou occipital vers l’arrière chez chimpanzé : expression de gènes modifiant le crâne uniquement chez chimpanzé perte de la bipédie permanente.

Autre question de synthèse

Montrez que la biodiversité est une étape de l’évolution des espèces, résultant de différents mécanismes de diversification des populations. L’essentiel à connaître : Espèce = population d’individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations, à un moment donné. L’évolution est la transformation des populations au cours du temps ; elle résulte du hasard, des différences de survie (pression du milieu, concurrence entre êtres vivants, prédation) et du nombre de descendants. La dérive génétique : variation aléatoire de la diversité des allèles au cours des générations dans une population. Son effet est d’autant plus important que la population est petite. La sélection naturelle : sélection de certains individus qui sont génétiquement avantagés dans un environnement donné. Ils ont donc plus de chance de se reproduire et de transmettre leurs allèles. Elle se traduit par une adaptation des populations à leur milieu au cours du temps. Une nouvelle espèce apparaît si un nouvel ensemble d’individus s’individualise au sein d’une population : C’est ce qu’on appelle la spéciation. Toute spéciation repose sur l’apparition d’un isolement reproductif entre deux populations. Si cet isolement disparaît, les 2 populations ne formeront plus qu’une seule et même espèce.

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SVT Thème 1A : GENETIQUE ET EVOLUTION – Un regard sur l’évolution de l’Homme BAC S

Exercice II-2 : L’homme de Flores : un mystère À partir de septembre 2003, les restes de douze individus ont été mis à jour dans une grotte de l'île de Flores en Indonésie. Ces fossiles baptisés Homo floresiensis se caractérisent par leur très petite taille. Leur place dans l'arbre phylogénétique des hominidés fait débat. Les scientifiques ont émis deux hypothèses : - Homo floresiensis serait une nouvelle espèce d'hominidés et non un homme moderne (Homo sapiens). - Homo floresiensis serait un Homo sapiens souffrant d'une maladie. À partir de l'exploitation des documents mise en relation avec vos connaissances, justifier la place d'Homo floresiensis dans le genre Homo et relever les arguments en faveur de chacune des deux hypothèses.

Rappels : - 65 à – 50 Ma : premiers primates ; -23 Ma : grands primates (hominoïdes) ; -10 Ma : grands primates d’Afrique (hominidés) ; 7 Ma : lignée humaine (Homininés). I) L’appartenance au genre Homo : possède état dérivé des caractères suivants : - Période : un âge compris entre -95 000 et -12 000 ans. Les derniers Australopithèques sont datés de 2Ma, et les derniers Paranthropes de 1 Ma. H. florensis a donc vécu à une époque où les hominidés étaient tous Homo. - Face : réduite et aplatie, donc peu prognathe, très différente de A. sediba. - Trou occipital : avancé, caractéristique d’une bipédie permanente - Outils, feu : Les outils diversifiés et témoignant d’une technique sophistiquée, la maîtrise du feu sont caractéristiques du genre Homo.

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II) L’homme de Flores, un Homo différent d’H. sapiens : possède état primitif des caractères suivants : - Taille : comprise entre 1 et 1,26 m, donc très inférieure à celle d’Homo sapiens, proche de celle de A. sediba. - Crâne : capacité crânienne comprise entre 380 et 430 cm3, soit le tiers de celle d’H. sapiens et proche de celle des Australopithèques. - Face : absence de menton, dont la présence chez H. sapiens constitue un état dérivé. - Points d’ancrage des os du poignet : les points d’ancrage des os du poignet de l’homme de Flores sont proches de ceux du Chimpanzé ou des Australopithèques (état primitif), et différents de ceux d’H. sapiens ou néanderthalis (état dérivé).

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III) L’homme de Flores, un Homo sapiens trisomique ? - 1er argument : sous-estimation de la taille (1,26m) et du volume crânien (430 cm3), ce qui pourrait correspondre à des individus trisomiques de petite taille (syndrome de Down) observés dans des populations vivant actuellement dans les régions voisines de l’île de Flores. - 2ème argument : Forte dissymétrie du crâne (surtout visible dans le doc 3b au niveau des arcades zygomatiques et de la largeur de la mâchoire inférieure). Conclusion : Pour trancher en faveur de l’une ou l’autre des hypothèses, il faudrait savoir si les 12 individus retrouvés sur le site présentent les mêmes caractéristiques que le seul fossile étudié, ce qui irait plutôt dans le sens de la première hypothèse : l’existence d’une nouvelle espèce d’Homo.

Autre sujet II-2 possible : La place de l’Homme et du chimpanzé

I) Les données moléculaires - séquences protéiques et nucléotidiques très proches ; - mutations ponctuelles (1% de l’ADN) dans les gènes du développement ; II) Les données anatomiques et morphologiques - trou occipital, taille du crâne, face aplatie - squelette : bassin, obliquité des fémurs, orteils

côté gauche doublé sur la ligne médiane et en miroir.

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SVT Thème 1A : GENETIQUE ET EVOLUTION – La vie fixée des plantes BAC S

Exercice I-1 : les mécanismes de défenses chez les végétaux L'intégrité d'un organisme lui impose d'être capable de se défendre face aux multiples agresseurs auxquels il sera confronté au cours de son existence. On cherche à montrer comment les végétaux peuvent se défendre face à leurs agresseurs. A partir de l'étude des documents, cocher la bonne réponse dans chaque série de propositions de QCM.

1 - Un éliciteur est une molécule : □ qui stimule toujours la croissance du végétal (épaississement paroi stimulée en présence d’oligosaccharides, donc pas toujours) □ toujours produite par le végétal agressé (uniquement quand il subit une lésion) □ toujours produite par l'agent agresseur (pas forcément par tous les agents agresseurs). □ qui induit toujours des réactions de défense chez le végétal agressé. 2 - Les mécanismes de défense des végétaux face aux agents pathogènes : □ sont systématiquement passifs (pas que des barrières mécaniques comme la paroi ou la cuticule). □ font intervenir une cascade de signaux moléculaires □ font intervenir exclusivement des éliciteurs (aussi les barrières passives) □ se déclenchent uniquement après intervention des éliciteurs endogènes (aussi éliciteurs exogènes).

3 - L'acide jasmonique est : □ une cellule de l'immunité végétale (une molécule) □ un médiateur chimique végétal □ un antibiotique végétal (phytoalexine) □ une molécule végétale neutralisant l'agresseur (signal déclencheur).

4 - La réaction de défense du végétal se manifeste : □ uniquement par la libération de molécules toxiques pour le pathogène (épaississement de la paroi aussi) □ uniquement par un épaississement de la paroi des cellules (sécrétion d’antibiotique aussi) □ par la production de molécules répulsives pour le pathogène (pas mentionné)

□ par des réactions de protections mécaniques et chimiques.

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SVT Thème 1A : GENETIQUE ET EVOLUTION - La vie fixée des plantes BAC S

Exercice II-1 : Efficacité reproductive de la variété « spring » La plante de l’espèce Gorteria diffusa possède des inflorescences présentant une grande variété d’ornementation selon les individus. On étudie deux variétés, la forme « okiep » et la forme « spring ». Chez cette espèce la reproduction se fait par pollinisation croisée (le pollen d’une inflorescence doit se déposer sur une autre inflorescence).

À partir de la seule exploitation des documents, expliquer comment la variété « spring » a une plus grande efficacité de reproduction que la variété « okiep ».

I) La mesure de l’efficacité reproductive - comparaison spring /okiep : La variété spring reçoit 3 fois plus de pollen, apporté par des insectes megalopalpus capensis et venant d’une autre inflorescence, que la variété okiep. - comparaison insectes mâles/femelles : Chez okiep, les 2 sexes de M. capensis apportent du pollen de manière équivalente, alors que chez spring, les mâles apportent 4x plus de pollen que les femelles. attirance plus forte sur les mâles

II) L’analyse du comportement des insectes - femelles : Visitent les 2 variétés de manière assez voisine (prise de nourriture). - mâles : Chez okiep, même comportement que les femelles ; chez spring, 60% des visites incluent un comportement d’accouplement sur tâche sombre. III) L’interprétation de l’efficacité de « spring » - description des tâches sombres : Doc.1 montre que les 2 variétés possèdent des tâches à la base des pétales, mais qui sont plus nombreuses et plus étendues chez spring. Doc.2b montre une photo prise à la base des pétales de spring: on a l’impression à gauche de voir un second insecte, certainement

femelle, en plus flou, mais il s’agit d’une tâche sombre. Ceci incite donc les mâles à tenter de s’accoupler avec la tâche sombre, donc de se charger plus en pollen et de réaliser davantage de pollinisation croisée.

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SVT Thème 1B : LE DOMAINE CONTINENTAL ET SA DYNAMIQUE BAC S

Question de Synthèse 1 : Rôle de l'eau dans la dynamique continentale Les zones de subduction sont le siège d'une importante activité magmatique. Dans les chaînes de montagnes, le relief tend à disparaitre. Les matériaux issus du démantèlement de la chaîne sont ensuite déplacés et donnent naissance à de nouvelles roches. Ainsi, les roches du domaine continental se trouvent en permanence recyclées. Le domaine continental doit être considéré comme un système dynamique dans lequel l'eau joue un rôle fondamental. Montrer comment l'eau participe à la production de nouveaux matériaux dans les zones de subduction et, par la disparition des reliefs, au recyclage des roches continentales. Votre exposé se limitera à la seule étude des rôles de l'eau et comportera une introduction, un développement structuré et une conclusion. Elle sera accompagnée d'au moins un schéma illustrant le rôle de l'eau dans la production de nouvelles roches continentales. Introduction : 3 états de l’eau, présente dans l’atmosphère, l’hydrosphère, et en profondeur (nappes phréatiques, fissures de la croûte océanique, minéraux hydratés OH).

I) L’eau et la genèse de nouvelles roches de la croûte continentale - Action de l’eau sur les roches de la croûte océanique : circulation d’eau de mer dans les fissures de la croûte océanique fracturée métamorphisme hydrothermal (BP-BT): les minéraux des basaltes et gabbros incorporent de l’eau sous forme d’ions OH- (minéraux hydroxylés des métabasaltes et métagabbros). - Conséquence de la subduction de la croûte hydratée : Durant sa plongée, la croûte océanique froide se réchauffe lentement mais subit des pressions de plus en plus fortes métamorphisme (BT-HP) : transformations à l’état solide et apparition de nouveaux minéraux déshydratés (non hydroxylés) libération d’eau qui imprègne les minéraux de la péridotite de la plaque chevauchante température de fusion abaissée fusion partielle magma à l’origine de plutons de granitoïdes et de volcanisme andésitique.

II) L’eau et la disparition des reliefs - Chaînes anciennes et récentes preuve de l’aplanissement des reliefs. - Désagrégation mécanique : alternance gel/dégel de l’eau dans les fissures entraîne l’éclatement des roches (éboulis). - Altération chimique :

• Dissolution : des composants de la roches, particulièrement lorsque l’eau est chargée en CO2. Ex des calcaires : CO2 + H2O + CaCO3 2 HCO3

- + Ca2+ (ions solubles)

• Hydrolyse des minéraux : Certains ions (K+, Na+, Ca2+…) des feldspaths et micas des roches magmatiques et métamorphiques entrent en solution et laissent des résidus (minéraux altérés : argiles, sables).

- Transport des produits d’érosion : par gravité ou par les eaux de ruissellement puis les torrents et les fleuves, sous forme dissoute, en suspension, ou roulant sur le fond.

III) Le recyclage des produits de l’altération

- Utilisation par les êtres vivants : ions en solution utilisés par des êtres vivants pour fabriquer leur coquille ou squelette. - Sédimentation : des êtres vivants à coquille ou squelette calcaire ou siliceux ; des particules en suspension (sables). - Diagenèse et transformation : Les sédiments s’accumulent, se compactent, se déshydratent et se soudent pour former des roches sédimentaires qui pourront à leur tour subir l’érosion, ou du métamorphisme voire une fusion partielle.

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SVT Thème 1B : LE DOMAINE CONTINENTAL ET SA DYNAMIQUE BAC S

Exercice I : Structure de la Terre et chaînes de montagnes Le texte suivant est extrait d'un manuel scolaire de géologie édité en 1907 et destiné aux élèves de seconde (Conférences de géologie, Marcellin Boule, professeur au Muséum d'Histoire Naturelle de Paris). « La Terre [...] fut d'abord entourée d'une atmosphère contenant, à l'état de vapeur, toute l'eau des océans [...] Les vapeurs de l'atmosphère ne tardèrent pas à se condenser et à se précipiter sur Terre qu'elles recouvrirent d'un océan sans rivages (fig.1). En se refroidissant le noyau central en fusion se contractait peu à peu. A un certain moment ce noyau se trouva trop petit pour l'écorce (la croûte terrestre) qu'il devait supporter, et cette écorce, manquant de point d'appui, s'infléchit, se rida, se plissa ; le résultat fut la formation d'un certain nombre de saillies et de dépressions. La mer se retira dans les régions basses ou effondrées, tandis que les parties hautes ou surélevées formèrent les premiers continents et les premières montagnes (fig.2)».

Question 1 : (3 points) En 1907, on pensait donc que l'intégralité de la croûte s'était formée aux premiers âges de la Terre et qu'il n'y avait eu depuis, ni production de croûte supplémentaire ni disparition de la croûte originelle. On supposait aussi que l'ensemble de la croûte avait une épaisseur et une composition uniformes. Montrez comment les connaissances actuelles sur la croûte terrestre permettent d'invalider le modèle proposé en 1907. Vous présenterez deux arguments, au choix, permettant d'invalider ce modèle.

I) Premier argument : la non uniformité de la croûte terrestre - Croûte continentale : 30 km en moyenne et jusqu’à 70km sous les montagnes), granitoïdes, r. métamorphiq, r. sédiment. - Croûte océanique : 7 km en moyenne, sédiments/ basaltes en coussins, en filons/gabbros, forte densité.

II) Des mouvements horizontaux à l’origine de la production et de la disparition de croûte - Création de croûte océanique permanente par remontée de magma à l’axe des dorsales (accrétion) : zone de divergence. - Disparition de croûte océanique au niveau des zones de subduction (zone de convergence). - Production de croûte continentale au niveau des arcs des zones de subduction (magmatisme).

Question 2 : (5 points) Décrivez les différentes étapes qui mènent à la formation d'une chaîne de montagnes de collision, telle que les Alpes ou l'Himalaya. Pour chaque étape, présentez les indices qui témoignent du processus géologique. Le magmatisme n'est pas attendu dans la réponse. Votre travail : - consistera en un texte ne comportant ni introduction, ni conclusion ; - présentera plusieurs schémas simples, légendés et titrés ; - intégrera les 4 images fournies. Aucune analyse d'image n'est attendue. Vous ferez uniquement référence à chacune des 4 images pour illustrer votre propos.

1)Couches de sédiments 2)Massif du Chenaillet (Alpes) 3)Fossile de corail (Alpes) 4) Epaisseur de la croûte dans les Alpes

I) Un océan sépare les continents avant leur collision II) Subduction et disparition de l’océan III) Collision et épaississement crustal

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SVT Thème 3A : LA REACTION IMMUNITAIRE BAC S

Exercice I-1 : La vaccination DOCUMENT DE RÉFÉRENCE : Évolution de la quantité d’anticorps en fonction du temps suite à des injections d’antigène. Les antigènes X et Y sont des molécules différentes de la paroi d’une même bactérie.

A- QCM 1. Lors du premier contact avec l’antigène X :

a. différents clones de lymphocytes B sont sélectionnés. b. la réponse immunitaire adaptative est immédiate. c. seul un clone de lymphocytes B et T4 est sélectionné.

2. Lors du deuxième contact avec l’antigène X : a. les lymphocytes T fabriquent plus d’anticorps anti-X. b. les lymphocytes B fabriquent plus d’anticorps anti-X. c. les lymphocytes B et T fabriquent plus d’anticorps anti-X.

3. Lors d’un deuxième contact avec l’antigène X : a. la réponse immunitaire est plus rapide et quantitativement plus importante. b. la réponse immunitaire est plus lente et quantitativement plus importante. c. la réponse immunitaire est plus rapide et quantitativement moins importante.

4. Les anticorps anti-Y fabriqués sont : a. spécifiques de l’antigène X après la deuxième injection de l’antigène X. b. spécifiques de l’antigène Y après la première injection de l’antigène Y. c. présents dans l’organisme dès la naissance.

B- Question de synthèse En septembre 2014, face à l’épidémie grandissante liée au virus Ebola en Afrique, l'Institut américain des allergies et des maladies infectieuses (NIAID), a développé un vaccin expérimental basé sur un virus à ADN animal. Ce virus a servi de vecteur, pour délivrer dans les cellules du sujet vacciné des fragments de matériel génétique du virus Ebola.

Expliquer, en précisant les bases biologiques sur lesquelles repose la vaccination, en quoi l’utilisation de ce vaccin expérimental pourrait être une solution pour assurer une protection à long terme de l’individu.

I) Les conséquences de l’injection du vaccin 1- Le virus modifié (avec du matériel génétique d’Ebola) pénètre dans la cellule-hôte 2- Le matériel génétique s’exprime : production de particules virales (antigènes) 3- Les protéines virales sont sécrétées par la cellule parasitée 4- Ou mises à sa surface (présentation de l’antigène)

II) Les réactions immunitaires, conséquence de la vaccination

III) La réaction de l’organisme vacciné à l’infection par le virus Ebola

Antigènes =

protéines virus

Ebola

CPA

LT CD8

LT CD4

LB

LT auxiliaires

LT cytotoxiques

Plasmocytes

LT CD8 mémoires

LT CD4 mémoires

LB mémoires

Organisme après

la vaccination

Anticorps circulants

spécifiques des

antigènes Ebola

LB, T4 et T8

mémoires

spécifiques des

antigènes Ebola

Si encore présents, neutralisation

des antigènes par la formation

d’un complexe immun

Réaction immunitaire secondaire,

plus rapide et plus forte

LTc, LTa,

plasmocytes

Organisme non

malade

Infection par le virus

Ebola

Interleukines

Interleukines

Anticorps circulants

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SVT Thème 3A : LA REACTION IMMUNITAIRE BAC S

Exercice II-2 : Les effets anti-inflammatoires d'un mélange de plantes médicinales La polyarthrite rhumatoïde est une maladie inflammatoire articulaire douloureuse persistante, qui évolue par poussées inflammatoires et gagne peu à peu de nouvelles articulations. Des études ont montré que l'initiation et le maintien de l'état inflammatoire impliquaient les macrophages activés au niveau des articulations. On étudie sur des macrophages de souris les effets anti-inflammatoires d'un mélange de plantes médicinales appelé APR. À partir de la mise en relation des informations dégagées des documents et des connaissances, montrer que l'APR pourrait constituer un anti-inflammatoire pour soulager les malades atteints de polyarthrite rhumatoïde.

Introduction : - La réaction inflammatoire aiguë est un mécanisme essentiel de l’immunité innée . Elle fait suite à une infection ou à une lésion d’un tissu, et met en jeu des molécules (médiateurs chimiques) à l’origine de symptômes stéréotypés ( chaleur, rougeur, douleur, gonflement). - Les macrophages sont des cellules de l’immunité innée. Ils possèdent des récepteurs (PRR) pouvant reconnaître des molécules d’origine pathogène (PAMP) ou des substances issues de lésions tissulaires. Cette reconnaissance induit la sécrétion par les macrophages mobilisés de substances pro-inflammatoires comme les prostaglandines .

I) Les 3 phases de l’activité d’un macrophage - Phase 1 : la reconnaissance du signal d’activation par le macrophage entraine son activation. - Phase 2 : l’activation se traduit par une augmentation de l’expression du gène COX-2 entrainant la synthèse de prostaglandines. - Phase 3 : Sécrétion de prostaglandines, agents responsables de l’inflammation.

II) L’APR et la sécrétion de prostaglandines - Conclusion de la comparaison des colonnes 1 et 2 : on constate que l’expression du gène COX-2 est nettement plus importante en présence de LPS qu’en son absence le LPS induit une synthèse importante de prostaglandines. - Conclusion de la comparaison des colonnes 2 et 3 : L’expression du gène COX-2 sous l’action du LPS est diminuée par l’APR (comme en l’absence de LPS) l’APR inhibe la synthèse accrue de prostaglandines provoquée par le LPS.

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III) Action de l’APR sur les macrophages - Action de l’APR seul : Pas d’activation des macrophages - Action du LPS seul : LPS = signal d’activation - Action de l’APR sur les macrophages activés par le LPS : l’APR bloque l’activation des macrophages par le LPS.

IV) L’APR et la mortalité des macrophages

Au bout de 24h : - sans APR ni LPS : témoin : tous les macrophages survivent. - avec LPS : Comme le témoin, le LPS n’a pas d’action sur la mortalité des macrophages. - avec LPS et APR : l’APR provoque une mortalité d’environ 40% des macrophages activés par le LPS.

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SVT Thème 3B : LA COMMUNICATION NERVEUSE BAC S

Question de Synthèse 1 : Diversité génétique Lors d’une visite médicale permettant d’établir un certificat d’aptitude à la pratique d’activités sportives, le médecin vérifie l’intégrité du système neuromusculaire en testant notamment la mise en œuvre d’un réflexe myotatique au niveau rotulien ou au niveau achilléen. Décrire les différents éléments mis en jeu dans le réflexe myotatique, préciser les caractéristiques des messages nerveux propagés par ces éléments puis indiquer en quoi ce test médical permet de vérifier le bon fonctionnement de la commande neuromusculaire. L’exposé devra présenter une introduction, un développement et une conclusion. Il devra être accompagné du schéma de l’arc réflexe mis en œuvre dans le cas du réflexe myotatique.

I) L’arc réflexe mis en œuvre dans le réflexe myotatique : réflexe monosynaptique

II) Le message nerveux est électrique et chimique - Le long des neurones sensitifs ou moteurs: Le message nerveux est de nature électrique, et il est constitué de trains de potentiels d’action (PA) . Un PA est une dépolarisation de la membrane plasmique du neurone dont l’amplitude est constante (100 mV), quelle que soit l’intensité du stimulus. Par contre, la fréquence des PA est variable et proportionnelle à l’intensité du stimulus. Le message nerveux électrique est donc codé en fréquence de potentiels d’action . - La transmission du message d’un neurone sensitif à un motoneurone (synapse neuro-neuronale), ou d’un motoneurone à une fibre musculaire (synapse neuromusculaire ou plaque motrice) est de nature chimique. L’arrivée d’un PA dans la région pré-synaptique déclenche la libération de vésicules qui libèrent dans la fente synaptique des molécules chimiques (neuromédiateurs). Ces molécules se fixent sur des récepteurs de l’élément post-synaptique pour déclencher soit un message électrique le long du motoneurone, soit la contraction de la fibre musculaire. L’intensité du stimulus (fréquence de PA) est codé en concentration de neuromédiateur.

III) Le réflexe myotatique, un test simple du fonctionnement neuromusculaire - éléments anatomiques et fonctionnels testés : fuseau neuromusculaire, nerfs rachidiens, fibres musculaires, synapses, messages nerveux. - éléments non testés chez le sportif : contraction volontaire : motoneurones provenant du cerveau. - Si test est négatif, le dysfonctionnement peut provenir d’un problème purement musculaire.

Pour aller plus loin : Muscles antagonistes Lors du réflexe myotatique rotulien, le muscle étiré (muscle extenseur de la cuisse) se contracte, provoquant l’extension de la jambe. Ce qui sous-entend que le muscle antagoniste qui provoque le mouvement opposé (muscle fléchisseur de la cuisse) se relâche. Il y a donc un deuxième circuit qui contrôle le muscle antagoniste lors du réflexe grâce à un neuromédiateur inhibiteur.

Test : Percussion du tendon

étirement

extension

Contraction

Fuseau neuromusculaire Muscle extenseur

Stimulus Réponse

Capteurs sensoriels Effecteurs

Naissance du message nerveux

Fibres nerveuses

sensitives ou afférentes

(Nerf rachidien sensitif)

Fibres nerveuses

motrices ou efférentes

(Nerf rachidien moteur)

Centre nerveux :

Moelle épinière

Intégration des messages

nerveux (synapses)

Corne dorsale Corne ventrale

Fuseau

neuromusculaire

du muscle

extenseur

Moelle épinière

Muscle extenseur

contracté

Muscle fléchisseur

relâché

Interneurone

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SVT Thème 3B : LA COMMUNICATION NERVEUSE BAC S

Exercice II-1 : Reconnaissance de mots et plasticité cérébrale Le cortex, partie la plus externe du cerveau se caractérise, entre autres, par sa plasticité. Certaines aires semblent dédiées à l’accomplissement de tâches définies. Dans le cas de la lecture, on parle des aires cérébrales de la lecture, visibles dans le document 1. À partir des informations issues des documents, montrer que, même si l’aire impliquée dans la reconnaissance des mots a toujours la même localisation, il existe une plasticité fonctionnelle.

I) Localisation d’une aire cérébrale spécifique de la reconnaissance des mots - Document 1 : localisation spécifique de l’aire impliquée dans la lecture de mots chez les voyants. Elle est située dans la région occipitale du cerveau. - Documents 2 (groupe A, jour 5) : De même, pour les individus voyants dont les yeux ont été bandés et qui ont été entraînés au braille durant 5 jours, il y a mise en évidence d’une reconnaissance des mots localisée dans cette aire occipitale.

II) Mise en évidence d’une plasticité cérébrale - Documents 1 et 2 (Jour 1) : Un test de lecture en braille active chez les individus voyants la région temporale droite (test avec la main gauche ?), qu’ils aient les yeux bandés (A) ou pas (B). - Documents 2 (Jour 5) : On constate que la région occipitale de reconnaissance visuelle des mots est activée chez les individus aux yeux bandés (A) pendant 5 jours. Ce n’est donc pas une stimulation visuelle qui a activé cette aire mais une stimulation tactile. Plasticité cérébrale = Des connexions cérébrales nouvelles aboutissant à l’aire occipitale de reconnaissance des mots sont progressivement recrutées lors de l’apprentissage tactile : c’est la plasticité fonctionnelle cérébrale.

Document 2a : protocole expérimental.

Deux groupes de sujets ont été utilisés pour une expérience portant

sur la lecture. Toutes les personnes participantes sont voyantes et savent lire.

Un groupe a les yeux entièrement masqués durant les cinq jours de l’expérience

(groupe A), l’autre non (groupe B). Les deux groupes de personnes sont

immergés dans un programme de stimulation tactile, incluant une éducation

intensive de la lecture en braille (lecture basée sur le toucher des doigts).

Des IRM fonctionnelles (IRM f) ont été réalisées au jour 1 et au jour

5 de cette expérience, pendant un exercice de lecture en braille pour les deux

groupes.

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SVT Thème 2B : LA PLANTE DOMESTIQUEE BAC S

QCM Question 1 La sélection exercée par l’Homme sur les plantes cultivées est un processus :

• Réalisé au départ à partir d’espèces sauvages ;

• Qui a commencé avec la découverte des gènes ;

• Permettant de sélectionner uniquement de façon empirique des caractéristiques semblable aux plantes sauvages ;

• Exclusivement basé sur les techniques de mutagénèse et transgénèse. Question 2 Les plantes possédant des nouvelles propriétés peuvent être obtenues par :

• Le croisement de variétés différentes et homozygotes pour obtenir des hybrides homozygotes ;

• Le croisement de variétés différentes et homozygotes pour obtenir des hybrides hétérozygotes ;

• L’autopollinisation d’une même variété ;

• La pollinisation d’une variété intéressante par des insectes. Question 3 La transgénèse consiste à :

• Obtenir des organismes génétiquement modifiés en les soumettant à des agents mutagènes ;

• Croiser deux individus d’espèces différentes ;

• Introduire dans le génome de la plante un ou plusieurs gènes provenant d’une autre espèce ;

• Obtenir des organismes génétiquement modifiés après de multiples croisements. Exercice II-1 : Obtention d’une nouvelle espèce : Raphanobrassica

L'Homme est capable d'agir sur le génome des plantes cultivées et d'intervenir sur la biodiversité. À partir de l'étude des documents, cocher la bonne réponse dans chaque série de propositions du QCM, afin de mettre en évidence les étapes de l'obtention de Raphanobrassica et d'expliquer pourquoi elle n'est pas cultivée aujourd'hui.

1) Raphanobrassica est :

☐ une nouvelle plante stérile une nouvelle plante fertile

☐ une variété de chou

☐ une variété de radis

2) Les processus génétiques qui ont conduit à l'obtention de Raphanobrassica sont :

☐ une duplication chromosomique chez le radis et le chou, suivie d'une hybridation

☐ deux duplications successives chez deux espèces possédant 9 chromosomes chacune, suivies d'une hybridation

☐ deux hybridations successives entre deux espèces diploïdes à 36 chromosomes une hybridation entre deux espèces suivie d'une duplication chromosomique

3) L'hybridation entre le radis et le chou a été possible car :

☐ ces deux espèces sont génétiquement identiques

☐ les 9 chromosomes du radis sont homologues aux 9 chromosomes du chou ce sont deux espèces qui sont proches phylogénétiquement

☐ chacune des espèces diploïdes possède 9 chromosomes

4) Raphanobrassica n'est pas cultivée aujourd'hui car :

☐ c'est une espèce transgénique

☐ elle possède des racines de radis

☐ elle possède des feuilles de chou elle possède un phénotype différent de celui recherché

Document 1 : obtention d'un hybride

En 1928, Karpechenko, botaniste russe, a pu

produire pour la première fois une nouvelle

espèce végétale polyploïde expérimentale. Il a

réalisé des croisements entre le chou commun

Brassica oleracea et le radis Raphanus sativus. Son

objectif était d'obtenir une espèce présentant des

racines de radis et des feuilles de chou. Brassica et

Raphanus ont le même nombre de chromosomes

(2n=18) et sont phylogénétiquement proches. La

fusion des gamètes (9 chromosomes de chou et 9

chromosomes de radis) conduit à un nouvel

organisme hybride diploïde stérile car les

chromosomes des deux lots ne sont pas

homologues.

Document 2 : un exemple de polyploïdie

Cet hybride a subi un doublement de son stock chromosomique : une duplication chromosomique

(4n=36) permettant à chaque chromosome d'avoir un homologue. L'individu produit est devenu fertile.

Raphanobrassica résulte de l'assemblage de deux génomes distincts et d'une duplication

chromosomique. Malheureusement, Raphanobrassica présente des racines de choux et des feuilles de

radis.

R : chromosomes de Raphanus sativus

B : chromosomes de Brassica oleracea

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SVT Thème 2A : GEOTHERMIE ET PROPRIETES THERMIQUES DE LA TERRE BAC S

Question de Synthèse 1 : Les zones du globe favorables à la géothermie Dans certaines zones du globe, l’énergie géothermique est exploitée par l’humanité pour couvrir une partie de ses besoins énergétiques. Précisez l’origine de l’énergie interne de la Terre, présentez ses modes de transfert vers la surface et expliquez pourquoi certaines zones du globe sont favorables à son exploitation géothermique.

I) L’origine de l’énergie interne de la Terre La température augmente avec la profondeur (= gradient géothermique) ; il y a donc un transfert d’énergie thermique de

l’intérieur chaud du globe vers sa surface plus froide (= flux géothermique). Cette chaleur interne provient de 2 sources principales : - la chaleur d’accrétion, due à l’agglomération de matière lors de la formation de la Terre ; une partie de cette chaleur est

progressivement évacuée avec le refroidissement du globe. - la chaleur produite par la radioactivité des éléments radioactifs (232Th, 238U, 40K) contenus dans les roches de la croûte et

du manteau. Cette désintégration est lente mais permanente. C’est surtout le manteau qui, vu sa masse, produit l’essentiel de la chaleur interne du globe.

II) Les modes de transfert thermique vers la surface

- La conduction : se fait de proche en proche, sans mouvement de matière, dans la lithosphère, et à l’interface noyau – manteau. Le transfert de chaleur est peu efficace, ce qui créé un fort gradient géothermique. - La convection : se fait par déplacement de matière, dans le reste du manteau . La matière en mouvement transporte avec elle sa chaleur, ce qui engendre un faible gradient géothermique.

III) Les zones du globes favorables à l’exploitation géothermique - A l’échelle mondiale, le flux géothermique est inégale à la surface du globe : il est important au niveau des dorsales (remontée du manteau asthénosphérique par convection), des arcs volcaniques associés aux zones de subduction, des points chauds et des rifts (fossés d’effondrement dans les bassins sédimentaires). C’est la proximité d’un magma chaud qui explique sa valeur élevée. Conclusion - Géothermie basse et moyenne énergie : capte de l’eau chaude (jusqu’à 150 °C) entre 1000m et 4000m de profondeur, pour le chauffage urbain ; - Géothermie haute énergie : capte de l’eau très chaude (supérieure à 250 °C) injectée en profondeur dans la roche fissurée d’une zone volcanique, pour la production d’électricité ;

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SVT Thème 2A : GEOTHERMIE ET PROPRIETES THERMIQUES DE LA TERRE BAC S Exercice II-2 : Japon et Géothermie

Depuis l’accident nucléaire de Fukushima, le Japon accélère sa politique de transition énergétique et cherche de nouvelles sources d’énergie. En utilisant les informations des documents et vos connaissances : - définir le contexte géodynamique du Japon ; - montrer que ce contexte est favorable à l’exploitation de la géothermie.

I) Le contexte géodynamique du Japon a. Les marqueurs d’une subduction

- Combien de plaques ? 2 : eurasienne et Pacifique. - Convergence ou divergence ? convergence (10cm/an). - Quel type de frontière de plaques ? Subduction Preuve 1 : Fortes profondeurs (7000m) au niveau de la frontière des plaques = fosse océanique. Preuve 2 : volcanisme important sur la plaque eurasienne.

(doc. 1) Preuve 3 : structure microlithique (verre + microlithes) roche volcanique riche en feldspaths plagioclases, amphibole et pyroxènes andésite caractéristique des zones de subduction.

(doc.2 et 3)

- Preuve 4 (doc.4) : Des foyers sismiques alignés selon un plan (de Bénioff) incliné à 45° sous le Japon et des anomalies positives de la vitesse des ondes: frottements de la plaque plongeante froide (Pacifique) sous la plaque chevauchante (Eurasie).

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II) Une structure géodynamique favorable à l’exploitation de la

géothermie - Doc.4 : Anomalie négative sous les volcans du Japon (entre 0 et 100 km) origine ? Fort gradient géothermique lié à l’activité magmatique dans la zone de subduction….

- Doc.5 : Dans l’île de Honshu, les régions associées à l’activité volcanique (doc1) présentent un flux géothermique élevé (entre 112 et 150 mW/m²). Conséquences ? Des températures élevées existent près de la surface et laissent penser qu’il existent des nappes d’eau chaude à faible profondeur pouvant être exploitées par la géothermie moyenne et haute énergie.

Spécialité Thème 2 : Evolution récente du climat

I) Un mois de mai frais en Europe atlantique justifie-t-il d’être climato-sceptique ?

- Article du Monde (21/06/2013) : mois de mai 2013 exceptionnellement froid en Europe atlantique non scandinave. - Doc. 1 (A l’échelle mondiale) : le doc.1 montre d’autres anomalies négatives dans 8 autres régions (jusqu’à -3,5°C), mais aussi des anomalies positives (jusqu’à +4,5°C en Europe du Nord et continentale) également dans 8 autres régions du globe.

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II) Des indices biologiques d’un réchauffement continental et océanique - Doc.2 : depuis 1990, le début de floraison des cerisiers en Suisse s’est avancée pour atteindre les derniers jours de mars en 2000.

- Doc.3 : Expérimentalemet, une augmentation de +1,5°C entraîne par rapport au témoin un raccourcissement de la période nécessaire à la floraison (de 210 à 157 jours).

- Doc.2 + 3: floraison précoce = indice de réchauffement continental - Doc.4 : Avant 1975 pour Zenopsis et 1980 pour Cyttopsis, ces 2 espèces de poissons à affinités tropicales étaient présentes jusqu’à la latitude 45°N (Espagne). Depuis, leur distribution a migré progressivement jusqu’en 1995 de plus de 5° de latitude vers le nord (sud de l’Angleterre et jusqu’à l’Ecosse) réchauffement des eaux.

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III) L’impact de l’Homme sur le climat - Doc.5b : Entre l’an 1000 et 1900, variations de températures de quelques dixièmes, avec une baisse moyenne de 0,2°C. Mais augmentation de +0,4°C entre 1900 et 1950, et de +0,3°C autour des années 2000.

- Doc.5a : Depuis 1780 mais surtout depuis 1900, les 2 gaz à effet de serre augmentent (activités industrielles, domestiques, transports). Au total, en 2000, +100% pour le CH4, et +25% pour le CO2 Effet de serre augmente (IR piégés en partie par ces gaz et réémis vers le sol), d’où le réchauffement climatique global.