ÉPREUVE N 2 ÉTUDE DE THÈMES D'ENSEIGNEMENT

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1 CONCOURS D'ACCÈS A LA 2 ème CATÉGORIE DES EMPLOIS DE PROFESSEURS DES ÉTABLISSEMENTS D'ENSEIGNEMENT AGRICOLE PRIVÉS SESSION 2012 Concours : EXTERNE Section : Biologie - Écologie ÉPREUVE N 2 ÉTUDE DE THÈMES D'ENSEIGNEMENT (Coefficient : 2 Durée : 5 heures) Aucun matériel ni document n'est autorisé L épreuve vise à évaluer le candidat sur : La capacité à réinvestir les connaissances acquises dans les champs de la biologie et/ou de l écologie dans le contexte de l enseignement agricole La capacité d analyse et de réflexion critique sur le thème Elle doit permettre d apprécier L exactitude scientifique et le niveau des connaissances exposées La structuration de l exposé, et la qualité de l expression écrite La pertinence des choix concernant les aspects à développer au regard du sujet et l illustration La qualité de l argumentation La qualité de la compréhension, de l analyse et de la synthèse des documents éventuels. THÈME : Morpho-anatomie, physiologie humaine et activité physique Sujet : LE CORPS EN MOUVEMENT Dans la pratique d un sport, l entraînement, une alimentation adaptée, améliorent les performances. Les muscles grossissent, se contractent plus vite ou résistent mieux à la fatigue, la récupération est améliorée. Des processus sont ainsi mis en jeu lors de l adaptation de notre corps à l activité physique. Les muscles, pour se contracter, ont besoin d énergie. 1. À partir des documents 1, 2, et de vos connaissances, présenter les mécanismes de la contraction des fibres musculaires squelettiques et les différentes voies énergétiques utilisées selon le type d effort. MAAPRAT concours CAPESA 2012 Page 1 sur 9

2 Lors d'activités physiques le fonctionnement de l'organisme est modifié pour répondre à de nouvelles contraintes. 2. À partir de l'exploitation approfondie et organisée des documents 3 à 9, expliquer les adaptations du système cardio-respiratoire lors d'une activité physique et les conséquences d un entraînement. En phase de récupération, après l effort, les muscles reconstituent leur stock d énergie. 3. À partir de l'analyse de chaque graphique du document 10, formuler des recommandations nutritionnelles pour optimiser la reconstitution des stocks de glycogène dans le muscle. MAAPRAT concours CAPESA 2012 Page 2 sur 9

3 Document 1 Électronographie d'une portion de fibre musculaire striée squelettique Source : biologie et physiologie cellulaire, Berkaloff, Bourguet, Favard, Guinnebault ; éditions Hermann (modifié) Deux molécules de la fibre musculaire Biologie moléculaire de la cellule, Bruce ALBERTS & al. MAAPRAT concours CAPESA 2012 Page 3 sur 9

4 Document 2 Tableau 1 : Les trois types de fibres musculaires Type I Type IIA Type IIB Temps de contraction Long Bref Bref Vitesse de contraction Lente Rapide Rapide Métabolisme anaérobie alactique Métabolisme anaérobie lactique Métabolisme aérobie Glycogène Myoglobine Mitochondries Métabolisme énergétique Anaérobie alactique Anaérobie lactique Tableau 2 : Caractéristiques physiologiques liées au type de métabolisme Type d'effort Puissance maximale /kg (athlète) Durée possible d'utilisation Source d'énergie Vitesse, détente 1200 à 1500 W 10 s. PC + ATP Résistance 500 à 600 W 10 à 60 s. Glycolyse anaérobie Aérobie Endurance 300 à 400 W Plusieurs heures Respiration Source: MAAPRAT concours CAPESA 2012 Page 4 sur 9

5 Document 3 Débit cardiaque et consommation d O 2 À gauche : exercices d intensité croissante chez l homme en position debout (d après Flandrois et Lacour, 1976) À droite : valeurs individuelles du débit cardiaque maximal (d après Astrand et Rodahl, 1973) Source : Physiologie du sport, H. Monod et R. Flandrois, 3ème édition, Masson, 1994 ( modifié ) Document 4 Fréquence cardiaque en fonction de la consommation en dioxygène chez deux sujets d aptitude physique différente Source : Physiologie du sport, H. Monod et R. Flandrois, 3ème édition, Masson, 1994 ( modifié ) MAAPRAT concours CAPESA 2012 Page 5 sur 9

6 Document 5 Fréquence cardiaque et son contrôle par les systèmes sympathique et parasympathique à l exercice Évolution de la fréquence cardiaque avec la puissance relative (% VO2 max) dans les conditions normales (), après blocage des récepteurs cholinergiques par l atropine (), après blocage des récepteurs adrénergiques par le propranolol (), et enfin après blocage de tous les récepteurs () Source : Physiologie du sport, H. Monod et R. Flandrois, 3ème édition, Masson, 1994 Document 6 Fréquence cardiaque (en pulsations / min) et Volume d'éjection systolique (en ml) d'hommes entraînés et non entraînés, au repos et pour un effort maximum. Hommes (20 ans 70 kg) Type Niveau FC (pls/min) VES (ml) Non-entraînés Entraînés Minimum Maximum Minimum Maximum Source : Document 7 Évolution des résistances périphériques lors d un exercice dynamique croissant et maximal Source : Physiologie du sport, H. Monod et R. Flandrois, 3ème édition, Masson, 1994 MAAPRAT concours CAPESA 2012 Page 6 sur 9

7 Document 8 Évolution du débit ventilatoire au cours d un exercice musculaire d intensité modérée Source : Physiologie du sport, H. Monod et R. Flandrois, 3ème édition, Masson, 1994 Document 9 Débit ventilatoire en fonction de V 0 pour des exercices d intensité croissante Courbes individuelles de 4 sujets d aptitude différente. Les étoiles représentent des valeurs pour des athlètes de haut niveau effectuant un exercice à la puissance maximale aérobie (d après Saltin et Astrand, J. appl. Physiol., 1967, 23, ) Source : Physiologie du sport, H. Monod et R. Flandrois, 3ème édition, Masson, 1994 MAAPRAT concours CAPESA 2012 Page 7 sur 9

8 Document 10 Source : Récupération et performances en sport. coordonné par C. Hausswirth. INSEP.2010 (modifié) Graphique 1 : Concentration musculaire en glycogène, à l arrêt et 24h après la réalisation d'un exercice prolongé (2h à 75% de la VO2 max), chez des cyclistes ayant consommé 10g de glucides par kg de poids corporel dans les 24h qui suivent l'exercice. Graphique 2 : Suivi du stockage du glycogène musculaire 2h, 4h, 8h et 24h après l'effort chez deux lots de sportifs : un lot ingère les glucides immédiatement après l'effort (ingestion rapide ), l'autre ingère les glucides 2 heures après l'effort (ingestion retardée) MAAPRAT concours CAPESA 2012 Page 8 sur 9

9 Graphique 3 : Vitesse de resynthèse du glycogène musculaire dans la période de 4h qui suit l'arrêt de l'exercice. Chez des sujets ayant consommés 0,4 g de glucides/kg de poids corporel, toutes les 15 min et chez des sujets ayant consommée 1,5g de glucides/kg de poids corporel toutes les 2 h. Graphique 4 : Resynthèse du glycogène musculaire après un exercice épuisant en fonction de la concentration en glucides consommés (4 concentrations utilisées). Graphique 5 : Réponse des concentrations plasmatiques en insuline (à l'issue de 2h de récupération) pour deux conditions d'ingestion après l'exercice. (CHO : glucides,0,3g/kg/h; PRO : protéines,0,2g/kg/h) MAAPRAT concours CAPESA 2012 Page 9 sur 9

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