BACCALAURÉAT GÉNÉRAL BAC BLANC 2015 SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE Série S Durée de l'épreuve : 3 heures 30 Coefficient 6 Enseignement obligatoire L'usage de la calculatrice n'est pas autorisé. Dès que le sujet est remis, assurez-vous qu'il est complet. Ce sujet comporte 5 pages. 1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (8 points) 1
MAINTIEN DE L'INTÉGRITÉ DE L'ORGANISME L EFS (Etablissement Français du Sang) recherche des anticorps spécifiques pour la fabrication de médicaments. Ils permettent de soigner de nombreux patients ayant besoin d une greffe du foie ou d'empêcher la contamination de nouveau-nés dans certaines situations particulières. Vous êtes mis à contribution pour produire un prospectus qui expliquera comment l'introduction d'un antigène dans l'organisme conduit à la production d'anticorps spécifiques puis à la formation et à l'élimination de complexes immuns. Votre réponse comprendra une introduction, le prospectus sous la forme d'un schéma global et une conclusion. 2ème PARTIE - Exercice 1 : Pratique d'un raisonnement scientifique dans le cadre d'un problème donné (3 points). GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION Historiquement, Georges Cuvier (1769-1832) a défini ainsi l'espèce : «L'espèce est la collection de tous les individus issus de parents communs et de tous ceux qui leur ressemblent autant qu'ils se ressemblent entre eux». En utilisant cette définition et les documents ci-dessous, citez deux arguments en faveur de l'appartenance de ces deux tritons à la même espèce et deux arguments qui permettent d'en douter. Document 1a : Deux tritons présents en Europe : Triturus cristatus et Triturus marmoratus. Triturus cristatus (Triton à crête) Triturus marmoratus (Triton marbré) D'après http://www.freenatureimages.eu/animals/index.php/amphibia-amfibieen-amphibians/triturus-cristatus-warty-newt/triturus-cristatus-15- Grote-watersalamander-male-Saxifraga-Kees-Marijnissen Document 1b : Répartition géographique des deux populations de tritons : Triturus cristatus et Triturus marmoratus. 2
2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d'une démarche scientifique ancrée dans des connaissances (Enseignement Obligatoire). 5 points. NEURONE ET FIBRE MUSCULAIRE : LA COMMUNICATION NERVEUSE La maladie de Parkinson est une des affections neurodégénératives les plus fréquentes. À l'aide des documents et de vos connaissances, expliquez la réduction de la motricité observée chez les personnes atteintes de la maladie de Parkinson. Vous justifierez ensuite l'utilisation du stimulateur de la moelle épinière comme traitement possible de la maladie. Document 1 : La maladie de Parkinson Cette maladie est caractérisée par une diminution du contrôle des mouvements avec des tremblements au repos, une rigidité des membres et une réduction de la motricité automatique ou volontaire. Elle est la conséquence de la destruction de neurones impliqués dans la production d'un neurotransmetteur dans le cerveau, la dopamine. Ces neurones contrôlent notamment l'activité du cortex moteur. Document 2 : Un stimulateur de la moelle épinière offre un nouvel espoir contre Parkinson «Un simple petit stimulateur électrique de la moelle épinière apporte un nouvel espoir pour traiter les symptômes de la maladie de Parkinson, selon des recherches prometteuses effectuées sur des souris aux Etats-Unis [... ]. Ce stimulateur a été attaché sur le haut de la colonne vertébrale de souris et de rats dont les chercheurs avaient réduit de façon importante la teneur de leur organisme en dopamine pour reproduire les caractéristiques biologiques de personnes souffrant de Parkinson]... ]. Quand le stimulateur était mis en route, les animaux sans dopamine dont les mouvements étaient lents et raides, ont commencé à se mouvoir tout à fait normalement [... ]. [... ] «Ce stimulateur est simple à utiliser et beaucoup moins invasif que les approches actuelles comme des médicaments ou des stimulations électriques en profondeur du cerveau et [... ] pourrait être utilisé très largement avec les médicaments les plus communément prescrits pour traiter Parkinson», relève le Dr Nicolelis. Si nous pouvons montrer que ce stimulateur est sans risque et efficace chez des primates puis chez des humains, quasiment tous les patients atteints de Parkinson pourront bientôt l'utiliser. [... ]» Extrait d'un article de Le Point.fr d'après une dépêche AFP - 1910312009 3
Document 3 : Profils d'activation cérébrale associés à une tâche combinée (mouvement de la main et production de parole) chez des sujets contrôles et des patients atteints de la maladie de Parkinson Les zones d'activité plus importante lors de la tâche effectuée sont représentées en gris. D'après Pinto, TIPA, 2008, 26:115-130 Document 4 : Des électromyogrammes obtenus chez un sujet sain Lors d'une opération du cerveau chez un sujet sain, il est possible de stimuler le cortex moteur et d'enregistrer des électromyogrammes des muscles de la main et de la jambe D'après Deletis et coll., Clinica/ Neurophysiology, 2001, 112:445-452 4
1 ère partie : Mobilisation des connaissances (8 points) Idées essentielles Réaction à médiation humorale Notions attendues - introduction d'un antigène dans l'organisme sélection des LB (production des anticorps spécifiques - action des LT4 - formation et élimination de complexes immuns INTRODUCTION Les vertébrés, comme l Homme, ont développé des mécanismes de défense contre les antigènes. Cependant, chez certains patients, ces mécanismes ne suffisent pas. Les chercheurs ont développé des stratégies d immunothérapie (utilisation d anticorps spécifiques) pour palier à ces carences. L EFS doit trouver des donneurs pour collecter ces anticorps spécifiques. Il doit donc informer les potentiels donneurs grâce à un prospectus. Comment l introduction d un antigène dans l organisme conduit à la production d anticorps spécifique? Quel est l intérêt de ces anticorps dans la lutte contre un antigène? La présentation sous forme de prospectus doit permettre de répondre à ces questions. L EFS A BESOIN DE VOS ANTICORPS L INJECTION DE VOS ANTICORPS PEUT PROTEGER DES PERSONNES VULNERABLES CONCLUSION Grâce à ce prospectus produit par l EFS, les potentiels donneurs peuvent comprendre que leur organisme produit des anticorps spécifiques suite à l entrée d un antigène car il entraîne la sélection de lymphocytes T et B spécifiques (grâce à la coopération de différents types cellulaires). L EFS explique aussi comment ces anticorps spécifiques peuvent être utilisés pour combattre l antigène une fois injectés à des patients (ayant besoin d une greffe ou pour empêcher une contamination). Comment utiliser autrement le système immunitaire (LT) pour soigner des patients? 5
2ème PARTIE - Exercice 1 : Pratique d'un raisonnement scientifique Critères Indicateurs (éléments de correction) Eléments scientifiques Doc 1 : issus des documents - les 2 tritons présentés présentent des similitudes phénotypiques = (complets, pertinents, ils se ressemblent (vertébré ) critère typologique. utilisés à bon escient en - Mais cependant, ils présentent des différences : un est à crête (T. accord avec le sujet ) cristatus) tandis que l autre est marbré (T. marmoratus). On peut se demander s il y a possibilité de reproduction entre les 2. Doc 2 : -les 2 tritons partagent une zone où ils cohabitent ce qui serait un argument en faveur de leur appartenance à la même espèce à condition qu ils s y reproduisent ce qui est le cas dons selon le critère biologique d interfécondité, il pourrait s agir de la même espèce. - Mais dans cette zone de cohabitation : les parades sexuelles sont différentes, les hybridations rares avec une descendance fragile (chez les hybrides femelles) à stériles (chez les hybrides mâles) Donc autant d arguments qui fragilisent la conception biologique de même espèce d autant que une grande partie de leur aire de répartition respective est différente : France et Europe du Nord pour T.c et Espagne, Portugal pour T.m Ccl donc un épisode de spéciation en train de se réaliser, l'isolement géographique qui aurait pu conduire à une séparation de deux populations, des caractéristiques séparées mais pas totalement. Rem la vie dans l'eau n'est pas un critère. Le nom n'est pas un critère puisque donné par l'homme. CORRIGE 2ème PARTIE - Exercice 2-5 points (Enseignement Obligatoire) Eléments scientifiques Compréhension globale La réduction de motricité observée chez les parkinsoniens est due à la destruction de neurones cérébraux dopaminergiques qui diminue l activité de certaines zones du cortex moteur responsable du contrôle des mouvements. L utilisation de stimulateur de moelle épinière comme traitement possible de la maladie est justifiée par les résultats expérimentaux obtenus sur des cobayes (récupération d une motricité normale). Eléments scientifiques tirés des documents Doc1 -Symptômes : Diminution du contrôle des mouvements + Tremblements au repos + Rigidité des membres + réduction motricité automatique ou volontaire - Origine : Destruction des neurones dopaminergiques responsables du contrôle de l activité du cortex moteur Doc2 - Test d un stimulateur électrique de la moelle épinière sur souris et rats présentant une production de dopamine réduite et donc des mouvements lents et raides - Récupération de mouvements normaux Doc3 - Moins de zones activées au niveau du cortex moteur dans l encéphale lors d une tâche motrice combinée chez un parkinsonien que chez un sujet témoin Doc4 - Stimulation du cortex moteur permet d obtenir la contraction des membres supérieurs et inférieurs Eléments scientifiques tirés des connaissances L encéphale et les muscles sont en relation grâce aux voies motrices (mise en relation des docs et trajet de l'info) et sensorielles constituées de neurones passant par la moelle épinière. 6