Copie-type Ceci n est pas une correction seulement un exemple de réponse. Partie I Le magmatisme en zone de subduction

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1 Copie-type Ceci n est pas une correction seulement un exemple de réponse. Partie I Le magmatisme en zone de subduction Introduction : Les zones de subduction, domaine de convergence où la lithosphère océanique plonge dans l asthénosphère, sont marquées par une activité volcanique importante. Ces éruptions volcaniques produisent une grande diversité de roches typiques retrouvées en surface, mais aussi la formation de roches plutoniques. On se propose de voir comment dans ce contexte se met en place l activité magmatique et comment cette activité intervient dans la production de nouveaux matériaux continentaux. (plan détaillé) 1/ Origine du magmatisme dans les zones de subduction. - L étude au laboratoire montre que seule la péridotite hydratée placée dans les conditions de P/T du manteau de la plaque chevauchante peut fondre pour donner du magma. (Le basalte anhydre ou hydraté ne le peut pas, la péridotite anhydre non plus). Ainsi dans les zones de subduction, le magma a pour origine la fusion partielle des péridotites de la plaque chevauchante. - Cette fusion partielle n est possible qu en présence d eau qui abaisse le solidus c est -dire la température de fusion de la péridotite. Dans ce cas seulement les conditions de température et de pression sont réunies pour permettre l entrée en fusion partielle de la roche (Graphe possible) - L hydratation du manteau, indispensable à la fusion partielle, est liée au métamorphisme (hautes pressions, basses températures) que subissent les roches de la lithosphère océanique au cours de leur enfoncement dans l asthénosphère. Les roches de la plaque plongeante hydratées à proximité de la dorsale, vont subir des transformations minéralogiques (à l état solide). Ces roches qui au départ présentaient des minéraux hydroxylés (chlorite, actinote), vont peu à peu se déshydrater sous l effet des variations de pressions et de températures, pour devenir totalement anhydres (éclogites). L eau libérée par ces réactions percole dans le manteau de la plaque sus-jacente et hydrate les péridotites. 2/ Production de nouveaux matériaux continentaux dans les zones de subduction. - Le magma issu de la fusion partielle peut cristalliser en profondeur, formant au sein de la croûte continentale, des roches plutoniques (à structure grenue) comme le granite, la granodiorite ou la diorite. La structure grenue témoigne d un refroidissement lent du magma. La roche est entièrement cristallisée et les minéraux souvent observables à l œil nu. - Le magma peut aussi être émis en surface lors d éruptions volcaniques explosives et très violentes en raison de la viscosité de la lave. Il se forme alors des roches volcaniques dont la plus caractéristique est l andésite. La structure microlitique témoigne d un refroidissement rapide du magma. La roche présente des microlithes et du verre. en partenariat avec epicureweb.fr 1

2 - La majorité des magmas produits dans les zones de subduction cristallise en profondeur, produisant ainsi de nouveaux matériaux continentaux. Conclusion : Les zones de subduction sont donc un contexte géologique privilégié de fabrication de la croûte continentale. Cette production est compensée par des mécanismes importants qui participent à sa disparition, comme l érosion ou le recyclage par subduction. Partie II exercice 1 Brassages chromosomiques chez la drosophile Question : on cherche à comprendre lequel de ces deux mécanismes (brassage inter ou intra chromosomique) est mis en œuvre et quels sont les deux gènes impliqués. Seule la réponse juste est indiquée 1/ Le caryotype de la drosophile comprend 4 paires de chromosomes (4 ème proposition). 2/ L allèle responsable de la couleur claire du corps est dominant par rapport à l allèle responsable du corps noir (2 ème proposition). 3/ Ces croisements illustrent le brassage interchromosomique (3 ème proposition). 4/ Les gènes impliqués dans ce brassage sont indépendants (3 ème proposition). 5/ Les résultats du premier croisement (F1) permettent de déterminer quels sont les allèles dominants (2 ème proposition). en partenariat avec epicureweb.fr 2

3 Partie II exercice 2 Obligatoire Mode d action du Botox Introduction : On cherche à expliquer comment les toxines botuliques agissent et comment ces molécules toxiques peuvent être également utilisées à des fins médicales. 1/ Mode d action des toxines botuliques. - A l échelle de l organisme (doc. 1). Ces toxines sont produites par une bactérie appartenant au genre Clostridium. Il s agit de neurotoxines qui agissent essentiellement sur les muscles dont elles empêchent la contraction. Tous les muscles de l organisme peuvent être touchés. Il s en suit une paralysie qui peut être mortelle si elle touche les muscles respiratoires. La contraction musculaire étant commandé par le système nerveux et plus précisément induite par un message nerveux moteur. Nous allons voir maintenant le mode d action de ces toxines à l échelle du neurone. - A l échelle du neurone (doc. 2 et 3) Les fibres musculaires d un muscle se contracte suite à l arrivée d un message nerveux moteur sous la forme de potentiels d action dans le neurone pré-synaptique. - Dans le cas normal, l arrivée de ces potentiels d action au niveau du bouton synaptique (du neurone pré-synaptique), provoque l exocytose des vésicules contenant le neuromédiateur, l achétylcholine. Le neuromédiateur est alors libéré dans la fente synaptique puis va se fixer sur les récepteurs spécifiques de la cellule musculaire post-synaptique, entraînant un potentiel d action et la contraction des fibres musculaires. - En présence de toxines botuliques, l exocytose des vésicules est bloquée. En effet, les neurotoxines dégradent les protéines permettant l accrochage et donc la fusion des vésicules avec la membrane plasmique du nerone pre-synaptique. C est ainsi que les toxines botuliques A et E agissent sur la protéine SNAP empêchant ainsi sa liaison avec la synaptobrévine. Les toxines botuliques B et F agissent sur la synaptobrévine, empêchant ainsi sa liaison avec la syntaxine. Ces liaisons rendues impossibles, les vésicules ne peuvent se fixer à la membrane plasmique, l exocytose est empéchée. Par conséquent, le message nerveux (sous forme de potentiels d action) n est pas transmis du neurone pré-synaptique au neurone post-synaptique : la contraction des fibres musculaires n a pas lieu. Le muscle est paralysé. 2/ L utilisation en médecine des toxines botuliques. Le principe d action des toxines est intéressant et utilisé en médecine car il permet de contrôler la contraction de certains muscles. En chirurgie esthétique, il limite ainsi la contraction de certains muscles du visage, limitant l apparition des rides. En médecine générale, il permet par exemple de traiter certains types d incontinence en inhibant certains muscles trop actifs de la vessie, ou encore de limiter les battements incontrôlés des paupières dans le cas du blépharospasme. en partenariat avec epicureweb.fr 3

4 L utilisation en médecine est réglementée et stricte : on utilise la toxine botulique de type A seulement, purifiée et à des doses infimes (bien inférieures à celles provoquant le botulisme). Les effets n étant cependant que temporaires, des injections répétées dans le temps sont nécessaires. Conclusion : Par le blocage que les toxines botuliques induisent au niveau synaptique, celles sont utilisées actuellement à des fins thérapeutiques intéressantes. L Homme a su ainsi «maîtrisé» un poison bactérien mortel pour soigner. en partenariat avec epicureweb.fr 4

5 Partie II exercice 2 Spécialité La limace solaire L élysie est un mollusquue qui arbore une couleur verte identique à celle des algues parmi lesquelles il se camoufle. Il peut rester plusieurs mois sans se nourrir. On se propose d expliquer le fait que cet animal ne prenne qu un seul repas en quelques mois. Plan détaillé 1/ Une limace kleptomane!! - L élysie appartient au groupe des animaux dans lequel il n y a pas d organismes chlorophylliens. Pourtant ce mollusque brun au départ, arbore une couleur verte suite à la consommation d algues vertes de type Vaucheria, comme l indique son cycle de vie (doc. 3). Ce changement de couleur n est pas une caractéristique génétique mais est lié à son régime alimentaire. - Plus curieux encore, ses cellules intestinales possèdent des chloroplastes (doc. 1), organites présents uniquement chez les organismes chlorophylliens. On peut penser que les cellules intestinales de l élysie ont internalisé les chloroplastes présents dont se nourrit la limace. Cela explique d ailleurs sa couleur verte. On peut supposer que la photosynthèse réalisée par les chloroplastes de la vauchérie permet à l élysie de s approvisionner en matière organique comme un végétal autotrophe, ce qui lui permet de survivre sans apport alimentaire pendant plusieurs mois. Pour vérifier cette hypothèse, nous analyserons les résultats d expériences menées chez le mollusque. 2/ Un métabolisme original et surprenant pour un animal. - Lorsque l intensité lumineuse est importante (100%), l élysie produit plus de dioxygène qu elle n en consomme (+17 ml d O 2 par mg), comme le montre les résultats présentés dans le document 2. Dons ces résultats prouvent que cet animal peut, sous fortes lumières, réaliser la photosynthèse. - L intensité de la photosynthèse est directement proportionnelle à l intensité lumineuse. Si bien qu à l obscurité (0% intensité lumineuse), il n y a pas de photosynthèse, l élysie absorbe dioxygène (-7 ml d O 2 par mg). Elle réalise uniquement la respiration. En période de jeûne, la matière organique produite par photosynthèse sera utilisée par le mollusque. - Dans l expérience (doc. 4) portant sur les échanges de dioxygène de l élysie au cours de sa vie, nous constatons que durant les 5 premiers mois, l intensité de la photosynthèse est élevée (citer des valeurs) : les chloroplastes sont fonctionnels. Puis avec le temps, leur capacité photosynthétique diminue, si bien qu au 7 ème mois, le bilan respiration/photosynthèse devient en partenariat avec epicureweb.fr 5

6 presque nul (par respiration le mollusque consomme presque tout le dioxygène produit par photosynthèse). Cette diminution de l activité photosynthétique peut être expliquer par l altération des chloroplastes provenant de l algue. Ce qui explique son besoin de se nourrir de nouveau. Au bout de quelques mois de jeûne, l élysie est obligée de s alimenter pour renouveler «ses» chloroplastes. Conclusion : L élysie peut survivre sans apport alimentaire à condition qu elle soit correctement éclairée (et en présence de CO 2 ). En effet ses cellules contiennent les chloroplastes qu elle a «volé» aux algues consommées. C est ainsi qu elle bénéficiera des produits de la photosynthèse pendant les quelques mois où les chloroplastes sont fonctionnels. en partenariat avec epicureweb.fr 6