CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB - ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE SELECTION FESIC

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1 CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB - ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE SELECTION FESIC ADMISSION en 1ère ANNEE du 1er CYCLE 2006 EPREUVE DE SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE Samedi 13 mai 2006 de 16h.45 à 18h.15 INSTRUCTIONS AUX CANDIDATS L'usage de la calculatrice est interdit ainsi que tout document ou formulaire. L'épreuve comporte 16 exercices indépendants. Vous ne devez en traiter que 12 maximum. Si vous en traitez davantage, seuls les 12 premiers seront corrigés. Un exercice comporte 4 affirmations repérées par les lettres a, b, c, d. Vous devez indiquer pour chacune d'elles si elle est vraie (V) ou fausse (F). Un exercice est considéré comme traité dès qu'une réponse à une des 4 affirmations est donnée (l'abstention et l'annulation ne sont pas considérées comme réponse). Toute réponse exacte rapporte un point. Toute réponse inexacte entraîne le retrait d'un point. L'annulation d'une réponse ou l'abstention n'est pas prise en compte, c'est-à-dire ne rapporte ni ne retire aucun point. Une bonification d'un point est ajoutée chaque fois qu'un exercice est traité correctement en entier (c'est-à-dire lorsque les réponses aux 4 affirmations sont exactes). L'attention des candidats est attirée sur le fait que, dans le type d'exercices proposés, une lecture attentive des énoncés est absolument nécessaire, le vocabulaire employé et les questions posées étant très précis. INSTRUCTIONS POUR REMPLIR LA FEUILLE DE REPONSES Les épreuves de la Sélection FESIC sont des questionnaires à correction automatisée. Votre feuille sera corrigée automatiquement par une machine à lecture optique. Vous devez suivre scrupuleusement les instructions suivantes : Pour remplir la feuille de réponses, vous devez utiliser un stylo bille ou une pointe feutre de couleur noire ou bleue. Ne jamais raturer, ni gommer, ni utiliser un effaceur. Ne pas plier ou froisser la feuille.

2 1. Collez l étiquette code-barres qui vous sera fournie (le code doit être dans l axe vertical indiqué). Cette étiquette, outre le code-barres, porte vos nom, prénom, numéro de table et matière. Vérifiez bien ces informations. Exemple : 2. Noircissez les cases correspondant à vos réponses : Faire Ne pas faire Pour modifier une réponse, il ne faut ni raturer, ni gommer, ni utiliser un effaceur. Annuler la réponse par un double marquage (cocher F et V) puis reporter la nouvelle réponse éventuelle dans la zone tramée (zone de droite). La réponse figurant dans la zone tramée n'est prise en compte que si la première réponse est annulée. Les réponses possibles sont : V F V F vrai faux abstention abstention vrai faux abstention Attention : vous ne disposez que d'une seule feuille de réponses. En cas d'erreur, vous devez annuler votre réponse comme indiqué ci-dessus. Toutefois, en cas de force majeure, une seconde feuille pourra vous être fournie par le surveillant.

3 Exercice n 1 Limite Crétacé tertiaire : Le bassin de Hell Creek aux Etats-Unis est un site fossilifère bien étudié renfermant de nombreux fossiles de vertébrés. On a étudié plus particulièrement l évolution du nombre de genres de dinosaures et de mammifères sur une période comprise entre -73 à -63 Millions d années (Ma). Cette évolution est présentée dans le graphique ci-dessous. a) Les dinosaures, bien représentés au Crétacé ont très brutalement disparu il y a 65 Ma. b) Les mammifères ont commencé à se diversifier il y a 65 Ma. c) Les diminutions rapides du nombre de genres de mammifères, de 38 à 30, et du nombre de genres de dinosaures, de 10 à 0, caractérisent une crise biologique. d) Après la crise biologique, on constate une diversification des mammifères. Exercice n 2 Chromosomes et division cellulaire : Au cours de certaines divisions cellulaires, on peut observer des chromosomes présentant l aspect visible sur la photographie ci-dessous. a) Les chromosomes photographiés sont observables au cours d une mitose. b) La cellule photographiée, comportant ce chromosome, est en prophase I. c) Sur cette photographie, on peut voir deux chromosomes accolés par leurs centromères. d) Au cours de la phase présentée, les chromosomes peuvent échanger des portions de chromatides. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 1

4 Exercice n 3 Résultats de croisements de drosophiles : Pour expliquer la diversité des génomes, on réalise un croisement-test ou test-cross chez la drosophile, en considérant deux couples d allèles : vg et vg+, pu et pu+ Les résultats de ce croisement sont indiqués dans le document ci-dessous. issues de la F1 [vg+ ; pu+] x [vg ; pu] Génération F2 et confondus Pourcentages des différents phénotypes [vg+ ; pu+] [vg+ ; pu] [vg ; pu+] [vg ; pu] 43.5% 6.5% 6.5% 43.5% a) A la génération F1, les femelles sont hétérozygotes pour les deux gènes considérés, les mâles sont homozygotes. b) Les proportions des différents phénotypes obtenus illustrent le brassage interchromosomique. c) Les gènes Vg et Pu sont situés sur le même chromosome. d) Les génotypes des femelles de la génération F1 s écrivent donc (vg+, pu)//(vg, pu+). CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 2

5 Exercice n 4 Datation absolue La méthode rubidium-strontium est fondée sur la décroissance radioactive du 87 Rb, un isotope instable du rubidium qui se désintègre spontanément en 87 Sr, un isotope stable du strontium. Pour connaître l âge d une roche, on mesure dans différents minéraux de cette roche les quantités de 87 Rb et 87 Sr ainsi que de 86 Sr, un isotope stable dont la quantité est supposée constante au cours du temps. Les valeurs des rapports 87 Rb / 86 Sr et 87 Sr / 86 Sr fournies par ces mesures sont reportées sur un graphique. La datation s appuie alors sur la construction d une droite isochrone qui permet d évaluer l âge de cette roche. Des mesures isotopiques ont été réalisées sur des échantillons et des minéraux de deux granites G1 et G2, les résultats sont rassemblés dans le graphique ci-dessous : a) Le rapport 87Rb / 86Sr et le rapport 87Sr / 86Sr diminuent constamment au cours du temps. b) Le géochronomètre 87Rb / 87Sr est utilisé pour dater des évènements anciens de 10 7 années ou plus. c) Les pentes des droites reliant les mesures effectuées sur G1 ou G2 sont proportionnelles à l âge de ces granites. d) Le granite G1 est plus ancien que le granite G2. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 3

6 Exercice n 5 Croissance des végétaux : Pour comprendre les mécanismes de la croissance des végétaux, Boysen-Jensen a réalisé une série d expériences ; les résultats expérimentaux observés et présentés dans le document permettent de déduire certaines informations. 1 ère expérience 2 ème expérience 3 ère expérience 4 ème expérience Conditions Résultats : Conditions Résultats : Résultats : expérimentales : expérimentales : Pointe du Croissance et Pointe coupée Croissance et Croissance et coléoptile courbure en puis remise en courbure en courbure en coupée puis direction de la place séparée direction de la direction de la remise en lumière. de la base par lumière. lumière. place. une lame de gélose. Conditions expérimentales : Pointe coupée puis remise en place séparée partiellement de la base par une lame de mica : -Placée du coté éclairé. Conditions expérimentales : Pointe coupée puis remise en place séparée partiellement de la base par une lame de mica : -Placée du coté opposé à la lumière. Résultats : Pas de croissance ni de courbure. a) Les cellules exposées à la lumière se rétractent, ce qui provoque la courbure des coléoptiles. b) La croissance cellulaire est due à une hormone végétale, l auxine, qui est soluble dans l eau. c) Toutes les cellules éclairées produisent de l auxine qui migre secondairement vers les cellules non éclairées. d) La courbure du coléoptile est due à une inégale répartition de l auxine dans celui-ci. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 4

7 Exercice n 6 Chez une brebis ovariectomisée, on empêche l activité normale de la GnRH. L expérimentateur administre des pulses de GNRH. Une injection intramusculaire de benzoate d œstradiol est réalisée. La concentration plasmatique de LH est mesurée régulièrement. a) la GnRH est une neurohormone qui agit sur l antéhypophyse. b) La courbe met en évidence un rétrocontrôle positif puis négatif. c) La mise en place d un rétrocontrôle est la seule action de l œstradiol. d) Chez la femme, le pic de LH est appelé décharge ovulante. Il déclenche la ponte ovulaire. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 5

8 Exercice n 7 quantité d ADN Variations de la quantité d ADN par noyau 2Q Classement des asques en trois types Q Q/2 temps t 0 t 1 t 2 t Groupe d asques obtenu lors d un croisement On croise deux souches de cet organisme, aux spores de couleurs différentes. On obtient les résultats suivants de répartition des spores dans les asques : Type 1, 4 noires/4 blanches ou 4 blanches/4 noires. Type 2, 2n/2b/2n/2b ou 2b/2n/2b/2n Type 3, 2b/4n/2b ou 2n/4b/2n a) Q représente la quantité d ADN présente dans la cellule-œuf. b) Chez cet organisme, la méiose précède la fécondation c) Chez tous les individus haploïdes, on obtient huit spores. d) Chez cet organisme, le caractère noir domine sur le caractère blanc. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 6

9 Exercice n 8 Souris du 1 er lot Injection du virus LCM à certaines souris Souris du 2 ème lot 7 jours plus tard, prélèvement des lymphocytes Injection de ces lymphocytes aux souris du deuxième lot, toutes préalablement infectées par le virus LCM Destruction des cellules infectées Pas de destruction 24 heures plus tard, on observe les cellules infectées Le document présente des expériences concernant la réaction immunitaire suite à une infection par le virus de la chorioméningite (LCM). a) Ce sont des lymphocytes T qui interviennent dans cette réaction. b) Ce sont des lymphocytes T4 qui assurent la destruction des cellules infectées. c) Dans le cas des souris A du second lot, il y a reconnaissance des antigènes du virus. d) Un virus est un parasite cellulaire obligatoire. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 7

10 Exercice n 9 Les relations de parenté des Vertébrés La classification traditionnelle regroupe les Vertébrés suivant leurs productions épidermiques ; mais la classification évolutive prend en compte les caractères partagés. Document : Un arbre phylogénétique a) Chat, Homme, et Dauphin ont un même ancêtre commun placentaire. b) Le placenta est un caractère ancestral. c) Les crocodiles sont plus proches des merles que des lézards. d) Les Reptiles (lézard, crocodile, tortue) sont un groupe monophylétique si on y inclut les Oiseaux. Donc la classification traditionnelle est erronée. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 8

11 Exercice n 10 Histoire évolutive des gènes La lacticodeshydrogénase est une enzyme présente chez tous les êtres vivants. Elle est constituée par l association de quatre chaînes polypeptidiques, qui peuvent être identiques ou non. Chez l homme il existe trois types de chaînes LDH-A, LDH-B, LDH-C. Document 1 : Localisation des gènes sur les chromosomes de l homme. Chromosome 11 humain : Locus du gène codant la LDH-A Locus du gène codant la LDH-C Chromosome 12 humain : Locus du gène codant la LDH-B Document 2 : Séquences partielles d acides aminés des chaînes polypeptidiques LDH-A, LDH-B, LDH- C humaines, après alignement. La séquence LDH-A est prise comme référence (Les acides aminés sont désignés par le code mono-lettre, et leur position par un chiffre ; un tiret indique un acide aminé identique à celui présent dans la séquence LDH-A). LDH-A LDH-B LDH-C G VSLKTLHPDLGTDKDKEQWKEVHKQ ----QE-N-EM---N-S-N------M --A----D-K----S---H--NI--- a) Les trois molécules protéiques sont homologues. b) Le gène LDH-B dérive de LDH-A par deux duplications. c) La molécule LDH-C est plus proche de LDH-A que de LDH-B ; donc les gènes LDH-A et LDH-C se sont séparés depuis plus longtemps que LDH-A et LDH-B. d) Ces trois gènes dérivent d un seul gène ancestral. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 9

12 Exercice n 11 Magmatisme dans une zone de subduction Au niveau des zones de subduction, on constate un volcanisme aérien intense et explosif, et on cherche son origine. Document1 : les marqueurs d une zone de subduction Document 2 : Les conditions P (Pression) et T(Température) de la fusion des péridotites et le géotherme, dans la zone de subduction. a) Le volcanisme de la zone de subduction, est semblable à celui d une dorsale. b) A 100km de profondeur sous le continent, le manteau lithosphérique est toujours rigide. c) La plaque plongeante se réchauffe en disparaissant dans la zone de subduction, atteint une température qui permet sa fusion, et est à l origine du magma. d) Dans la zone de subduction, la présence d eau qui percole vers la plaque chevauchante, abaisse la température de fusion des péridotites du manteau et provoque leur fusion partielle. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 10

13 Exercice n 12 Génotype/Phénotype La pigmentation de la peau est due à la synthèse d un pigment : la mélanine. Une des enzymes intervenant est la tyrosinase. Les individus non pigmentés sont albinos. Le document présente trois allèles du gène responsable de la synthèse de la tyrosinase. Le gène comprend 529 triplets. Chaque triplet est repéré par un chiffre indiquant sa position. L allèle A code pour une enzyme fonctionnelle. Allèle A Allèle B Allèle A Allèle C TAT GAC CTC TTT GTC TGG ATG CAT ATA TAT GAC CTC TTT GTC TAG ATG CAT ATA GAT GCA GAA AAG TGT GAC ATT TGC ACA GAT GCA GAA AAG TGA CAT TTG CAC A Code génétique au niveau de l ARN messager Nucléotides 2 e position U C A G position e Nucléotides 1 U UUU UAU UUC UCU UGU UCC UAC UGC sérine UUA UCA UAA UGA non sens leucine UCG non sens UUG UAG UGG tryptophane C CUU CAU CCU CGU histidine CUC CAC CCC CGC leucine proline arginine CUA CCA CAA CGA CUG CCG glutamine CGG CAG A AUU ACU AAU AGU asparagine sérine AUC isoleucine ACC AAC AGC AUA thréonine ACA AAA AGA AUG méthionine ACG lysine arginine AAG AGG G GUU GAU GCU GGU acide aspartique GUC GAC GCC GGC valine alanine glycine GUA GCA GAA GGA GUG GCG acide glutamique GGG GAG A : Adénine U : Uracile G : Guanine C : Cytosine U C A G U C A G U C A G U C A G position e Nucléotides 3 a) L allèle B présente une mutation silencieuse. b) La mutation de l allèle C conduit à une séquence d acides aminés très différente de la séquence codée par l allèle A. c) Une mutation génétique entraîne toujours une modification de fonction de la protéine synthétisée. d) L allèle B peut être à l origine d un phénotype Albinos. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 11

14 Exercice n 13 Transmission de deux caractères Dans une région du sud Sahara, grâce aux possibilités locales d irrigation, on a pu cultiver intensément deux variétés pures de tomates : - l une «a» à gros fruits - l autre «b» à petits fruits Les pieds de la catégorie «a» se sont révélés sensibles à un champignon parasite : le fusarium. En revanche, ceux de la variété «b» y sont résistants. Pour un projet d installation d une usine de sauce tomate, on demande à des agronomes s il est possible de créer une nouvelle variété qui serait «à gros fruits» et «résistante au fusarium». Postulant que chaque caractère est gouverné par un seul couple d allèles, les chercheurs réalisent des croisements entre les variétés «a» et «b». A la première génération F1, ils obtiennent 100% de tomates à petits fruits et résistants au fusarium. En pratiquant l auto fécondation des individus de F1, ils obtiennent en F2 : 7304 plants à fruits petits et résistants 2431 plants à fruits petits et sensibles 2422 plants à fruits gros et résistants 809 plants à fruits gros et sensibles a) On déduit de la F1 que les caractères récessifs sont gros fruits et sensibles. b) D après les résultats de la F2, les caractères ont été transmis ensemble, donc les gènes sont liés. c) Les phénotypes recherchés apparaissent et sont tous homozygotes pour le caractère résistant. d) Les génotypes les plus intéressants à sélectionner sont les double-homozygotes : gros et résistant. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 12

15 Exercice n 14 Un traitement contre la stérilité Madame X consulte un médecin pour cause de stérilité. Celui-ci prescrit des examens sanguins. A la suite des résultats d un dosage quotidien de FSH pendant un mois, le médecin propose un traitement au clomiphène (prise de tablette de ce produit pendant 5 jours) qui est un analogue structural de l œstradiol et inhibe son action en se fixant préférentiellement sur les récepteurs hypothalamiques. Voici les résultats : jours jours a) Avant traitement, la concentration hormonale de FSH est régulière, et correspond à celle d un cycle normal. b) La molécule de clomiphène a la même structure, donc le même rôle que l œstradiol. c) L effet du traitement est un rétrocontrôle négatif du clomiphène sur l hypothalamus. d) A la suite du traitement, la femme a eu une ovulation mais n est pas enceinte. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 13

16 Exercice n 15 Réactions immunitaires et myélome Un individu présente un myélome : cancer de la moelle osseuse. Les molécules du sérum peuvent être séparées et identifiées par électrophorèse, et leur concentration évaluée par densité optique. Les résultats sont comparés à l électrophorèse d un individu non malade. Sens de la migration des protéines Individu non malade Sens de la migration des protéines Individu cancéreux a) La détection d un fort taux de gammaglobulines montre qu il y a une réaction immunitaire. b) Les cellules cancéreuses sont les antigènes. c) Les gammaglobulines sont synthétisées par les lymphocytes T. d) La concentration des gammaglobulines forme un «pic» localisé ; on en déduit qu elles sont formées par un seul clone de plasmocytes, et qu une seule sorte de cellules est atteinte. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 14

17 Exercice n 16 L action des pilules pour homme Le fonctionnement de l appareil reproducteur masculin est sous contrôle hormonal. Les connaissances des régulations entre les organes, permettent la mise au point de «pilules pour homme» contenant un stéroïde de synthèse, analogue de la testostérone naturelle et ayant les mêmes effets. Document : On pratique des injections hebdomadaires de testostérone de synthèse, chez des personnes volontaires. On mesure les taux de LH et FSH, ainsi que la concentration des spermatozoïdes dans l éjaculat. L ensemble des résultats est récapitulé sous forme de graphiques. a) L injection de testostérone de synthèse augmente la production de spermatozoïdes. b) La testostérone exerce un rétrocontrôle négatif sur l Hypophyse. c) Le taux de FSH et le nombre de spermatozoïdes diminuent en même temps, on en déduit que la spermatogénèse est contrôlée par l hormone FSH. d) Cette pilule est un contraceptif efficace après deux mois de traitement. CPE Lyon ESA ESA Purpan ESCOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISEN Lille ISEN Toulon ISEP LOUIS DE BROGLIE page 15