Duree de l’epreuve 3h 30 Coefficient : 6








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date de publication19.05.2017
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BACCALAUREAT BLANC
Avril 2015
LYCEE PAUL BERT

SCIENCE DE LA VIE ET DE LA TERRE

SERIE S

ENSEIGNEMENT SPECIFIQUE

DUREE DE L’EPREUVE 3h 30 Coefficient : 6

L’usage des calculatrices n’est pas autorisé
1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (10 points).


Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse.



Dans son livre L’Homme neuronal, Jean-Pierre Changeux écrit : « La synapse chimique tient une place centrale dans la communication entre les neurones. Elle canalise le transfert de signaux de cellule à cellule et, en introduisant une polarité dans ce transfert, crée des circuits et introduit une diversité au niveau de la membrane du neurone. »
Expliquer le fonctionnement de la synapse neuro-neuronique en montrant son intervention dans le codage du message nerveux et comment on peut obtenir un message postsynaptique efférent original par rapport aux messages présynaptiques afférents.
L’exposé devra présenter une introduction, un développement et une conclusion. Il devra être accompagné du schéma de la transmission d’un message dans une synapse neuro-neuronique et d’autres schémas soigneusement légendés.


2ème PARTIE - Exercice 1 - Pratique d'un raisonnement scientifique dans le cadre d'un problème donné (4 points).


Génétique et évolution.

QCM (sur 4 points) :

Cochez la proposition exacte pour chaque question 1 à 6 sur la feuille annexe à remettre avec la copie.




NOM :

/4
Cette photographie représente une cellule à :

  1. 2n = 24, en anaphase d’une mitose. 

  2. 2n = 24, en anaphase 1 d’une méiose. 

  3. 2n = 12, en métaphase d’une mitose. 

  4. 2n = 12, en anaphase 2 d’une méiose. 




  1. La mitose :

  1. est source de diversité génétique. 

  2. donne naissance à 4 cellules à partir d’une cellule. 

  3. conserve toutes les caractéristiques du caryotype. 

  4. permet la production des gamètes. 




  1. La méiose produit :

  1. 4 cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde. 

  2. 2 cellules diploïdes à partir d’une cellule diploïde. 

  3. 4 cellules diploïdes à partir d’une cellule diploïde. 

  4. 2 cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde. 



  1. La réplication de l’ADN a lieu :

    1. entre les deux divisions de la méiose. 

    2. uniquement avant une mitose. 

    3. uniquement avant une méiose. 

    4. avant la première division de la méiose 




  1. Lors d’une méiose, se déroulant sans anomalie, il peut s’effectuer :

  1. Un brassage intrachromosomique entre chromosomes non homologues 

  2. Un brassage interchromosmique entre chromosomes homologues 

  3. Un brassage interchromosomique puis un brassage intrachromosomique 

  4. Un brassage intrachromosomique puis un brassage interchromosomique 





Le document ci-contre représente le caryotype d’un enfant atteint d’une anomalie chromosomique

6. Le caryotype ci-contre peut avoir pour origine :

  1. Une duplication du chromosome 21 lors de la méiose 

  2. Une non-disjonction de la paire chromosomique n°21 lors de la division I de la méiose 

  3. Une non-disjonction de la paire chromosomique n° 21 lors de la division II de la méiose 

  4. Un accident génétique uniquement lors de la formation des gamètes femelles 

2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d'une démarche scientifique ancrée dans des connaissances (Enseignement Obligatoire). 6 points.


Le domaine continental et sa dynamique


Au niveau des zones de subduction, on constate un intense volcanisme aérien explosif manifestant un magmatisme important. On admet actuellement que ce dernier a pour origine une fusion partielle des péridotites du manteau.


À partir de la mise en relation des informations extraites des documents et de vos connaissances, rechercher les conditions qui permettent d’expliquer la fusion partielle des péridotites dans les zones de subduction.


 

Document 1 : Les caractéristiques des zones de subduction
Localisation de la zone de fusion, des isothermes (500°C, 750°C et 1000°C) et emplacement des deux roches A et B de la croûte océanique décrite dans le document 3.

 

001

Document 2 : résultats expérimentaux montrant l’état des péridotites en fonction de la température et de la pression, et géotherme des zones de subduction
Le solidus est la limite séparant l’état solide, à gauche de la courbe, de l’état partiellement liquide, à droite de la courbe : le solidus représente donc la courbe de fusion partielle.

Le géotherme correspond à l’augmentation de la température en fonction de la profondeur.

La pression est exprimée en hectopascals (hPa).
002

 
Document 3 : composition minéralogique des roches A et B
Les roches A et B sont des métagabbros, des anciens gabbros ayant subi une subduction avant d’être ramenés à la surface.

002

 


 
CORRECTION SYNTHESE

Synthèse réussie
Eléments scientifiques suffisants


Synthèse maladroite

Absence de synthèse

Pas d’éléments scientifiques (connaissances) répondant à la question posée.

Eléments scientifiques suffisants

Eléments scientifiques insuffisants

Eléments scientifiques insuffisants

Rédaction et/ou schématisation correctes

Rédaction et/ou schématisation maladroites

Rédaction et/ou schématisation correctes

Rédaction et/ou schématisation maladroites

Rédaction et/ou schématisation correctes

Rédaction et/ou schématisation maladroites

Rédaction et/ou schématisation correctes

Rédaction et/ou schématisation maladroites




10 points

9 points

8 ou 7 points

6 points

5 points

4 points

3 ou 2 points

1 point

0 point



SYNTHESE : Quel est le rôle de la synapse dans la communication entre neurones ? Comment intervient-elle dans le traitement des informations afférentes, dans l’intégration des messages au niveau des neurones ?




Introduction : problématique définitions et annonce de résolution




Exposé construit, argumenté, rigoureux, répondant à la question posée en mobilisant les connaissances nécessaires.




Schéma(s) demandé(s) intégré(s) à la démarche (synapse, PA, sommations




Conclusion récapitulant la réponse à la problématique posée




Qualité de la synthèse




I. La synapse et la communication entre neurones.

La connexion entre deux neurones est une synapse.

Les étapes de la transmission synaptique : formation des vésicules, exocytose des NT et fixation sur des récepteurs post synaptiques, NT dégradés ou recyclés




II. La traduction des signaux électriques au niveau de la synapse.

Le message nerveux transmis le long de la fibre nerveuse est de nature électrique, codé en fréquence de PA.

Au niveau d’une synapse, le message nerveux électrique est traduit et codé en concentration de neurotransmetteurs.

La concentration en neurotransmetteur détermine la fréquence des PA postsynaptiques.

Modification de l’activité électrique du neurone postsynaptique par la fixation des NT sur les récepteurs

Loi du tout ou rien : création d’un PA




III. Intégration des messages par les neurones.

Synapse excitatrice : transmission du message grâce NT (ACth, dopamine)

Synapse inhibitrice : message non transmis grâce NT GABA)

Schéma dépolarisation créée par NT excitateurs et hyperpolarisation créée par NT inhibiteurs

Le corps cellulaire de ce neurone doit donc intégrer ces informations contradictoires c'est-à-dire en faire la « somme algébrique ».

Sommation spatiale

Sommation temporelle.

Ainsi le message postsynaptique est-il totalement original et unique par rapport aux messages présynaptiques afférents.




Eléments scientifiques suffisants si au moins 6 des détails possibles présents.




Syntaxe, grammaire




Orthographe




Schémas clairs légendés et titrés




Mise en page, facilité de lecture, présentation attrayante




Qualité formelle (rédaction et/ou schématisation) on n’attend pas que tous les critères soient présents





Proposition de correction

Introduction : Dans un centre nerveux, un neurone peut recevoir des informations provenant de plusieurs autres neurones par les milliers de terminaisons axoniques qui sont en contact avec ses dendrites ou son corps cellulaires

Définition de synapse (avec pré et postsynaptique)

Problématique : Quel est le rôle de la synapse dans la communication entre neurones ? Comment intervient-elle dans le traitement des informations afférentes, dans l’intégration des messages au niveau des neurones ?
I. La synapse et la communication entre neurones.

La connexion entre deux neurones est une synapse.

Le neurone présynaptique contient de nombreuses vésicules. Il est séparé de la cellule postsynaptique par une fente synaptique.

Lors de la stimulation du neurone présynaptique, les vésicules fusionnent avec la membrane de la terminaison axonique, s’ouvrant ainsi sur la fente synaptique : c’est l’exocytose. Les vésicules déversent alors des neurotransmetteurs qui se fixent sur des récepteurs spécifiques situés sur la membrane postsynaptique.

Les NT sont ensuite détruits dans la fente ou recapturés par le neurone présynaptique.
Schéma fonctionnel d’une synapse avec arrivée des PA présynaptiques, NT, récepteurs, naissance et propagation des PA postsynaptiques.
II. La traduction des signaux électriques au niveau de la synapse.

Le message nerveux transmis le long de la fibre nerveuse est de nature électrique, codé en fréquence de PA.

Schéma PA

Plus la fréquence des PA arrivant au niveau de la membrane de la terminaison axonique est élevée, plus la quantité de neurotransmetteurs libérés dans la fente synaptique est importante.

Au niveau d’une synapse, le message nerveux électrique est traduit et codé en concentration de neurotransmetteurs.

La concentration en neurotransmetteur détermine la fréquence des PA postsynaptiques.

La fixation des NT sur leurs récepteurs spécifiques provoque l’ouverture de différents canaux ioniques créant ainsi une dépolarisation (si NT excitateurs). Si la dépolarisation est suffisamment grande pour dépasser un seuil il se crée un PA.
III. Intégration des messages par les neurones.

A tout instant un neurone intègre les messages excitateurs et les messages inhibiteurs qui lui sont imposés par les deux types de synapses qui peuvent recouvrir sa membrane. C’est la nature du neurotransmetteur qui détermine la nature de la synapse : excitatrice (transmission d’un message) ou inhibitrice (message non transmis).

Schéma dépolarisation créée par NT excitateurs et hyperpolarisation créée par NT inhibiteurs

Le corps cellulaire de ce neurone doit donc intégrer ces informations contradictoires c'est-à-dire en faire la « somme algébrique ».

Cette sommation prend en compte à la fois les informations arrivant successivement d’un neurone présynaptique donné si les messages sont suffisamment rapprochés (sommation temporelle) ainsi que les messages arrivant en même temps de différents neurones (sommation spatiale).

Schéma de neurones pré et postsynaptique avec des activités + ou – et création d’un message original. Illustrer la double sommation.

Si le résultat de cette sommation est une excitation suffisante, des PA sont émis dans le neurone postsynaptique sinon le neurone reste au repos.

Ainsi le message postsynaptique est-il totalement original et unique par rapport aux messages présynaptiques afférents. Cette fonction intégratrice joue un rôle essentiel dans le traitement des informations qui transitent dans un centre nerveux.
Correction QCM


Q1 réponse b 1 point

Q2 réponse c 0,5 point

Q3 réponse a 1 point


Q4 réponse d 0,5 point

Q5 réponse d 0,5 point

Q6 réponse b 0,5 point




Correction 2.2 Spécialité Fusion partielle des péridotites.

 

Critères

les éléments scientifiques sont jugés suffisants si la compréhension globale est présente et si au moins 6 éléments précis sont tirés des documents et au moins 2 éléments sont apportés par les connaissances.


Eléments présents

Eléments scientifiques tirés des documents



Document 1

  • Conditions de fusion partielle des péridotites

  • Profondeur environ 100km

  • Température entre 750 et 1000°C

La zone de fusion se situe au-dessus de la lithosphère océanique à une profondeur plus importante que la roche B dans le manteau sus jacent

Document 2

  • Le géotherme des zones de subduction ne recoupe pas le solidus sec, dans les conditions du doc 1 (prof 100km et T 1000°C) une fusion n’est pas possible sans eau.

  • En revanche si la péridotite est hydratée son solidus est décalé vers des températures plus basses : l’eau facilite donc la fusion des roches de la plaque chevauchante

L’apport d’eau permet d’abaisser le solidus des péridotites, ce qui permet leur fusion. Ceci est confirmé par le géotherme des zones de subduction.

Document 3

  • Les roches A et B sont des métagabbros, roches B plus profondes que les roches A. La roche A correspond à du métagabbro à glaucophane (schiste bleu) et la roche B à de l’éclogite.

  • Ces roches ont subi un métamorphisme des zones de subduction (HP-BT) : la roche A se transforme progressivement en roche B.

  • Le glaucophane est un minérale hydraté (radical OH) alors que le grenat et la jadéite sont déshydratés (pas de OH)

  • La transformation de A en B entraîne la libération d’eau qui abaisse le solidus des péridotites du manteau de la plaque chevauchante ce qui entraîne leur fusion.

/10

Eléments scientifiques issus des connaissances

Définition fusion partielle

Définition métamorphisme

Métamorphisme de subduction : HP-BT

/3

Eléments de démarche

Intro : Subduction et gabbro hydraté

  1. Le métamorphisme des zones de subduction permet la libération d’eau (doc 1 et 3)

  2. L’eau provenant du métamorphisme des zones de subduction permet la fusion des péridotites de la plaque chevauchante (doc 3 et 2)

Conclusion : volcanisme intense des zones de subduction riche en eau




Qualité de la démarche

Démarche cohérente

Démarche maladroite

Pas de démarche ou démarche incohérente

Eléments scientifiques tirés des documents et issus des connaissances

Suffisants dans les 2 domaines

Suffisants pour 1 domaine et moyen dans l’autre ou moyen dans les 2

Suffisants pour 1 domaine et moyen dans l’autre ou moyen dans les 2

Moyen dans l’un des 2 domaines et insuffisant dans l’autre

Insuffisant dans les 2 domaines

Rien




6 points

5

4 ou 3

2

1

0




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