Fascicule SVT - Groupe AIDIS

Transcription

TS2
Collection Ousii
Exercices de Génétique (Corrigés)
Maitrise de connaissance (Corrigés)
Exploitation de documents (Corrigés)
Raisonnement Scientifique (Corrigés)
Sujets
Corrigés
&
Méthodologies
Avec l’accord de M. Abdoulaye DIOP
Professeur de Sciences de la Vie et de la Terre à Saint Louis
Al Ousseynou Camara
1
Génétique
2
Méthodologie Génétique en TS
Pour réussir les exercices de génétique
La résolution correcte des exercices de ce type nécessite une bonne compréhension de la constitution du
matériel génétique et de sa transmission lors de la reproduction sexuée, marquée par deux processus
biologiques fondamentaux aux conséquences génétiques très diverses : la méiose et la fécondation.
Pour réussir les exercices de génétique il faut :
I/ Maîtriser le vocabulaire génétique :
Chaque individu présente un certain nombre de caractères morphologiques ou physiologiques dont la
plupart sont héréditaires. Ces derniers sont l’expression de gènes (portion de molécule d’ADN) présents
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dans ses cellules en deux états ou allèles, situés au même niveau et en des points précis de la molécule
d’ADN ou locus.
L’ensemble des caractères visibles ou phénotype permet d’identifier le bagage génétique ou génotype de
l’individu. Si le génotype pour un caractère donné est constitué de deux allèles identiques, l’individu est
homozygote pour ce caractère ou de race pure
.Il est dit hétérozygote ou hybride pour ce caractère si son génotype est constitué de deux allèles distincts.
On dit qu’il y a dominance lorsqu’un des deux allèles a un effet prépondérant sur le phénotype. L’allèle
dominé est dit récessif.
II/ Ecrire correctement le génotype d’un organisme pour les caractères envisagés :
Ecrire le génotype d’un organisme consiste à indiquer le génotype de toutes les cellules de l’organisme et
notamment celui à l’origine des gamètes (spermatocyte I et ovocyte I)
1. Cas de la transmission d’un seul gène ou monohybridisme :
L’écriture du génotype implique l’utilisation d’un symbolisme. S’il ne vous est pas imposé par le sujet,
vous devez indiquer clairement celui que vous utilisez. Le symbolisme le plus immédiat consiste à prendre
les initiales du caractère envisagé et à utiliser une majuscule pour l’allèle dominant et une minuscule pour
l’allèle récessif.
-
Exemple : Pour le croisement entre deux lignées pures de rats, l’une à pelage blanc et l’autre à pelage gris,
l’allèle « pelage gris » est dominant.
Les génotypes s’écrivent comme suit :
Parents de race pure : bb X GG
Hybrides : Gb
Un autre symbolisme est souvent utilisé, en particulier lorsqu’un des phénotypes, dit sauvage, est
beaucoup plus commun dans la population.
Exemple : Cas des drosophiles : drosophile à ailes longues (phénotype sauvage) plus commune que
drosophile à ailes réduites ou vestigiales.
On prend une seule initiale, celle correspondant au phénotype rare ou muté (ex : vestigiale) et on ajoute le
signe + pour l’allèle sauvage. Si l’allèle muté est récessif, on utilise une minuscule ; s’il est dominant une
majuscule.
-
Exemple : Pour un croisement entre deux lignées pures de drosophiles, les unes à ailes longues, les autres
à ailes vestigiales, l’allèle « ailes longues » est dominant.
Parents de race pure : vg+ vg+ X vg vg
Hybrides : vg+ vg
L’avantage de ce symbolisme réside dans le fait que les allèles d’un gène sont désignés par la même lettre.
2.
2. Cas de la transmission de deux gènes ou dihybridisme :
L’écriture du génotype doit d’abord refléter que deux allèles de chaque gène existent dans toutes les
cellules de l’organisme.
Ainsi, pour un croisement entre deux lignées pures de souris, l’une à poils longs et gris et l’autre à poils
courts et blancs (les allèles poils « longs » et « gris » sont dominants), on envisage deux possibilités :
Les deux gènes sont portés par deux paires de chromosomes différentes (ils sont indépendants). Dans ce
cas, les génotypes s’écrivent :
-
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-
Parents de race pure : LLGG X ccbb
Hybrides : LcGb
Les deux gènes sont portés par une seule paire de chromosomes (ils sont liés). Dans ce cas, les génotypes
s’écrivent :
- Parents de race pure : LG/LG X cb/cb
- Hybrides : LG/cb
-
3.
3. Cas de la transmission de gène lié au sexe :
Les chromosomes sexuels portent un certain nombre de gènes. La particularité de cette transmission
réside dans le fait que les chromosomes X et Y ne sont que partiellement homologues comme illustré sur
le schéma suivant :
Pour traduire l’hérédité liée au sexe, on utilise les lettres X et Y pour écrire les génotypes. Femelle : XX,
Mâle : XY
Exemple : Drosophile mâle aux yeux rouges de race pure : XRY
Drosophile femelle aux yeux blancs de race pure : XbXb
(L’allèle œil blanc est récessif)
Pour les gènes propres au chromosome X et les gènes propres au chromosome Y, le mâle est
nécessairement de lignée pure car ses cellules ne possèdent qu’un seul allèle du caractère.
III/ Déterminer correctement la dominance des allèles impliqués :
Premier cas : Les deux parents sont de lignée pure et on indique le phénotype des F1.
Exemple 1 : On croise des souris grises de race pure avec des souris blanches de race pure.
Toutes les souris obtenues sont grises.
Que déduit-on de ce croisement ?
Réponse : La F1 a le phénotype de l’un des parents. On en déduit que l’allèle correspondant (gris) est
dominant et l’allèle blanc récessif. On note G domine b.
Exemple 2 : Le croisement d’une plante à fleurs bleues avec une plante à fleurs blanches donne en
F1 100% de plantes à fleurs bleu pâle.
Que déduit-on de ces résultats ?
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Réponse :
- La F1 est uniforme, les parents croisés sont de race pure.
- Le phénotype de la F1 étant différent de celui des parents, on en déduit qu’il n’y a pas de dominance
entre l’allèle bleu (b) et l’allèle blanc (c). On note b = c.
On dit aussi que ces allèles sont codominants.
Deuxième cas : Un des deux parents est de génotype inconnu et l’autre de lignée pure donc de génotype
connu.
Exemple : Le croisement d’une drosophile de phénotype sauvage aux antennes normales à une drosophile
de lignée pure aux antennes courtes donne une F1 composée 26 mouches à antennes normales et 25
mouches à antennes courtes.
Ecrivez le génotype des parents et celui des F1.
Réponse :
La drosophile aux antennes courtes de génotype cc a produit une sorte de gamètes, tous porteurs de
l’allèle c dans leur génotype. Puisque la moitié d’entre elles ont le phénotype antennes normales, l’allèle c
ne s’exprime pas chez elles et par conséquent, il est récessif.
Parents : Nc X cc
Gamètes : N, c et c
F1 : 50 % Nc (drosophiles aux antennes normales)
50 % cc (drosophiles aux antennes courtes)
Troisième cas : Analyse d’un arbre généalogique ou pedigree :
Exemple 1 : La mucoviscidose est une maladie qui se manifeste par une sécrétion anormale des mucosites
dans les voies respiratoires, le tube digestif et les canaux pancréatiques. Elle évolue vers une insuffisance
respiratoire.
Le pedigree suivant est celui d’une famille atteinte de cette maladie.
L’allèle responsable de la maladie est-il dominant ou récessif ?
Réponse :
Analyse de l’arbre généalogique:
NB : Pour déterminer la dominance d’un allèle, on cherche un cas où un enfant a un phénotype différent
de celui de ses parents.
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Exemple : Les parents I1 et I2 sains ont deux enfants atteints de mucoviscidose. Ces derniers ont donc reçu
l’allèle responsable de la maladie de leurs parents. Cet allèle existe bien chez les parents mais il ne
s’exprime pas. On en déduit qu’il est récessif.
Exemple 2 : L’enquête menée par un médecin dans une famille où sévit une maladie héréditaire, a permis
de reconstituer le pedigree suivant :
Le gène responsable de cette maladie héréditaire est-il dominant ou récessif ? Justifiez votre réponse.
Réponse :
Les parents II3 - II4 atteints de la maladie ont un enfant sain III11, à qui ils ont donc transmis l’allèle normal.
Ces parents possèdent donc cet allèle mais il ne s’exprime pas. Le gène responsable de la maladie
héréditaire est dominant.
Exemple 3 : L’onychoarthrose est une maladie héréditaire qui se manifeste par des ongles réduits ou
manquants, une rotule peu développée. Cette maladie est très rare.
L’arbre généalogique suivant est celui d’une famille qui présente cette anomalie.
NB : Dans cet exemple de pedigree, il n’y a pas de cas où un enfant est de phénotype différent de celui de
ses parents.
Il faut envisager deux solutions et retenir la plus probable :
- L’allèle responsable de la maladie est dominant et dans ce cas, l’individu I2 est hétérozygote car le couple
I1 – I2 a trois enfants normaux (III7, III11, III12).
- L’allèle responsable de la maladie est récessif et dans ce cas, I1 et II3 de phénotype normal, sans lien de
parenté, sont hétérozygotes car ils ont des enfants malades. Ils possèderaient l’allèle responsable de la
maladie.
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Cette maladie étant très rare, l’allèle responsable est très peu répandu dans la population humaine. Il est
donc peu probable que deux individus sans lien de parenté possèdent tous les deux l’allèle muté.
La première interprétation selon laquelle l’allèle est dominant est la plus probable.
IV/ Reconnaître si le gène est porté ou non par un chromosome sexuel :
Cela revient à indiquer correctement le mode de transmission du gène en question.
Exemple 1 : On réalise les deux croisements suivants :
Premier croisement : Entre une drosophile femelle aux soies lisses et une drosophile mâle aux soies
fourchues. Les insectes croisés sont de race pure.
Tous les descendants de la première génération ont des soies lisses.
Deuxième croisement : Entre une drosophile femelle aux soies fourchues et une drosophile mâle aux soies
lisses. Les insectes croisés sont également de race pure.
Les descendants mâles de la première génération ont des soies fourchues et les femelles des soies lisses.
Interprétez ces résultats.
Réponse :
Analyse des données:
- La F1 du premier croisement nous indique que l’allèle lisse (l) est dominant.
- Les résultats obtenus en F1 dépendent du sens du croisement et dans la F1 du deuxième croisement, le
phénotype dépend du sexe.
Hypothèses : Le gène responsable de l’aspect des soies des drosophiles est porté par un chromosome
sexuel.
NB : Par convention, on utilise X et Y pour indiquer les chromosomes sexuels de l’Homme et Z et W pour
indiquer les chromosomes sexuels des autres espèces.
Première hypothèse : Le gène est porté par la portion propre au chromosome W.
Dans ce cas le parent mâle ne transmettrait le caractère qu’à ses descendants mâles. Ce qui n’est pas le cas car les femelles ont des
soies lisses ou fourchues. L’hypothèse est infirmée.
Deuxième hypothèse : Le gène est porté par la portion commune aux chromosomes Z et W.
Dans ce cas, le phénotype de la F1 serait le même (soies lisses) quel que soit le sens du croisement.
Situation semblable à celle d’une transmission autosomale. L’hypothèse est infirmée car le phénotype de
la F1 est fonction du sens du croisement.
On en déduit alors que le gène en cause est porté par la portion propre au chromosome Z. Cela est
confirmé par le fait que dans le second croisement, la femelle qui possède l’allèle récessif (fourchu) a le
même phénotype que les descendants mâles.
Interprétation des données :
Premier croisement :
Génotype des parents : ZL ZL x Zf W
Gamètes des parents : ZL et Zf , W
Génotype des F1 : ZL Zf et ZLW
Ce qui se traduit par 100% de phénotype lisse.
Deuxième croisement :
Génotype des parents : Zf Zf x ZL W
Gamètes des parents : Zf et ZL, W
Génotype des F1 : ZL Zf et Zf W
Ce qui se traduit par 50% de femelles aux soies lisses et 50% de mâles aux soies fourchues.
Ces résultats sont conformes aux données.
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A retenir:
Dans le cas de la transmission d’un gène porté par les chromosomes sexuels (hérédité liée au sexe), le
brassage des allèles peut conduire à des proportions phénotypiques différentes selon le sens du
croisement effectué et le phénotype de la descendance peut être lié au sexe.
Exemple 2 : Le favisme est lié à une anomalie de l’enzyme glucose-6 phosphate déshydrogénase qui
entraîne des problèmes lors de l’ingestion de certaines substances (fèves en particulier).
1. En examinant l’arbre généalogique d’une famille dont certains membres en sont atteints (voir pedigree
suivant), précisez si l’allèle responsable du favisme est dominant ou récessif.
2. Le gène responsable de l’anomalie est-il porté par un autosome ou un chromosome sexuel ? Justifiez
votre réponse.
3. Quel est le génotype de l’individu II2 ? Justifiez votre réponse.
Réponses :
1. Les parents I1 et I2 normaux, ont un enfant atteint de favisme (II4) à qui ils ont transmis l’allèle
responsable de la maladie. Cet allèle existe chez ses parents mais il ne s’exprime pas. Il est récessif.
2. Hypothèses :
- Allèle du favisme porté par le chromosome Y (partie propre à Y).
Hypothèse infirmée car si tel était le cas, les enfants III2 et III3 seraient malades à l’instar de leur père II1.
- Allèle porté par la portion homologue à X et Y.
Hypothèse probable et auquel cas, le génotype des malades serait Xf Yf ; celui des parents normaux
serait XN Yf (homme), XN Xf (femme ayant un fils malade), XN XN ou XN Xf (femme n’ayant pas de fils
atteint).
- Allèle porté par la portion propre au chromosome X.
Hypothèse beaucoup plus probable car sur trois générations, le favisme n’atteint que des individus de sexe
masculin et l’allèle responsable de la maladie n’est pas porté par la portion propre au chromosome Y.
Le gène responsable du favisme est porté par la portion propre au chromosome X.
3. Le génotype de l’individu II2 est XN Xf car elle est normale (ses cellules portent l’allèle normal) et elle a un
fils à qui elle a transmis l’allèle du favisme.
V/ Établir correctement un tableau prévisionnel d’une génération :
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Ce tableau prévisionnel est encore appelé échiquier de croisement des gamètes des parents.
Exemple : On croise deux drosophiles de race pure : l’une à corps gris, l’autre à corps noir. La génération F1
est composée de drosophiles à corps gris et la génération F 2 de 398 drosophiles à corps gris, 130
drosophiles à corps noir.
1. Quels étaient le phénotype et le génotype des F1 ?
2. Expliquez ces résultats de la F2 en établissant un tableau prévisionnel de cette génération.
Résolution détaillée :
1. Phénotype et génotype des F1 :
Analyse des données : Il s’agit d’un cas de monohybridisme puisque les deux parents croisés diffèrent par
un seul caractère de leur phénotype.
Un seul gène est en jeu : celui de la couleur du corps. Ce gène a deux allèles : allèle gris (g) et allèle noir (n).
La F1 étant composée de drosophiles à corps gris, on en déduit que l’allèle gris est dominant.
Interprétation :
Les parents croisés étant de race pure, ils sont homozygotes : leur génotype s’écrit donc :
GG X nn.
Du fait de la méiose, les gamètes ne contiennent qu’un seul allèle de chaque gène. Chacun des parents
étant de race pure, tous les gamètes formés par chacun d’eux seront identiques.
Après la fécondation, les F1 obtenus auront pour génotype Gn.
L’allèle G étant dominant, ils auront tous le corps gris.
2. Explication des résultats de la F2 :
Rapports phénotypiques de la population : 3/4 de drosophiles à corps gris et 1/4 de drosophiles à corps
noir.
Considérons le croisement F1 X F1 : Gn X Gn.
Ces parents étant hétérozygotes, ils formeront chacun deux types de gamètes en nombre égal : G 50% et
n 50%. Lors de la fécondation, il y a rencontre au hasard des gamètes d’origine mâle et femelle. Le tableau
prévisionnel suivant nous permet de déterminer tous les cas possibles.
Donc statistiquement, 3/4 des individus formés en F2 auront le corps gris et 1/4 auront le corps noir.
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Ces rapports justifient les données.
A retenir :
Pour établir un tableau prévisionnel d’une génération, vous devez :
-Déterminer le(s) caractère(s) et les allèles ;
-Préciser la dominance ;
-Indiquer le génotype des deux parents ;
-Indiquer le génotype des gamètes produits par chaque parent puis le génotype des F 1 ;
-Indiquer les gamètes des F1 puis établir l’échiquier de croisement de ces gamètes permettant d’écrire
les génotypes et les phénotypes des F2.
VI/ Déterminer si deux gènes sont liés ou non à partir des résultats d’une F2 :
Exemple1 : On croise deux souches de drosophiles homozygotes : l’une à ailes normales et corps ebony,
l’autre à ailes vestigiales et corps normal.
En F1, toutes les drosophiles ont les ailes et le corps normaux.
En F2, on obtient :
730 drosophiles à ailes et corps normaux
245 drosophiles à ailes normales et corps ebony
243 drosophiles à ailes vestigiales et corps normal
81 drosophiles à ailes vestigiales et corps ebony
Interprétez ces résultats
Réponse :
Analyse des données
Il s’agit de dihybridisme car l’étude porte sur la transmission de deux caractères (taille des ailes et aspect
du corps). Ces deux caractères sont déterminées chacun par un seul gène pouvant se présenter sous
différents allèles : ailes « vestigiales », ailes « normales », corps « ebony », corps « normal ».
Le phénotype de la F1 montre que l’allèle ailes « normales » (vg+) domine l’allèle « vestigial » (vg), et
l’allèle corps « normal » domine l’allèle corps « ebony ».
La F2 est composée de :
9/16 de drosophiles à ailes et corps normaux
3/16 de drosophiles à ailes normales et corps ebony
3/16 de drosophiles à ailes vestigiales et corps normal
1/16 de drosophiles à ailes vestigiales et corps ebony
Interprétation :
Supposons que les deux gènes se comportent de manière indépendante, donc qu’ils soient situés sur des
chromosomes différents.
Génotype des parents de race pure : vg+ vg+ e e X vg vg e+ e+
Gamètes des parents :
vg+ e et vg e+
Génotype des F1 :
vg+ vg e+ e
Les F1 vont produire 4 sortes de gamètes en quantité égale :
(1/4 vg+ e+, 1/4 vg+ e, 1/4 vg e+, 1/4 vg e)
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L’échiquier de croisement prévisionnel de la génération F2 se présente comme suit :
On aboutit ainsi en F2 à :
9/16 I vg+ e+ I drosophiles à ailes et corps normaux
3/16 I vg+ e I drosophiles à ailes normales et corps ebony
3/16 I vg e+ I drosophiles à ailes vestigiales et corps normal
1/16 I vg e I drosophiles à ailes vestigiales et corps ebony
A retenir :
Pour 2 gènes représentés par 2 couples d’allèles (A, a et B,b) impliqués dans la transmission de 2
caractères (A et B étant dominants), si en F2 vous constatez une distribution du type 9/16 de AB, 3/16 de Ab,
3/16 de aB, 1/16 de ab, vous pouvez affirmer que les deux gènes ne sont pas liés (sont indépendants). Cela est une conséquence de
la production par les F1 de 4 sortes de gamètes en quantités égales.
Exemple 2 : On croise entre elles des drosophiles de race pure : des mouches de phénotype sauvage à
corps gris (allèle g) et ailes normales (n) et des mouches mutées à corps noir (allèle black : b) et ailes
vestigiales (allèle v).
a-Tous les individus F1 sont gris à ailes normales. Donnez leur génotype.
b- L’appariement des F1 donne en F2 : 75% de drosophiles grises à ailes normales et 25% de drosophiles
noires à ailes vestigiales.
Interprétez ces résultats.
Réponses :
a-A propos de la dominance :
Analyse des données :
Tous les individus F1 sont gris à ailes normales. On en déduit que l’allèle gris et l’allèle normal sont
dominants.
Le génotype des F1 s’écrit : Gb Nv
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b- La génération F2 est composée de 75% de phénotype dominant et 25% de phénotype récessif. Ces
résultats correspondent à ceux du monohybridisme. Les 2 couples d’allèles se comportent comme un seul
couple.
Hypothèse : Les deux couples d’allèles sont liés et par conséquent, sont portés par une seule paire de
chromosomes. On parle de linkage.
Interprétation :
Génotype des parents de race pure : GN/GN X bv/bv
Génotype des gamètes : GN et bv
Génotype des F1 : GN/bv
Gamètes des F1 : GN et bv
Echiquier de croisement des gamètes des F1 :
Les proportions phénotypiques correspondantes sont :
75% de drosophiles à corps gris et ailes normales
25% de drosophiles à corps noir et ailes vestigiales.
Ce qui confirme les données. Par conséquent, l’hypothèse selon laquelle les
couples d’allèles sont liés est vérifiée.
A retenir:
Pour 2 gènes représentés par 2 couples d’allèles (A, a et B,b) impliqués dans la transmission de 2
caractères (A et B étant dominants), si en F2 vous constatez une distribution du type 3/4 de AB et 1/4 de
ab, vous pouvez affirmer que les deux gènes sont liés.
Exemple 3 :
On croise deux lignées pures de drosophiles, l’une aux ailes longues et yeux rouges, l’autre aux ailes
vestigiales et yeux pourpres.
La F1 est composée de mouches aux ailes longues et yeux rouges.
Croisées entre elles, ces mouches donnent la génération F2 suivante :
1085 drosophiles aux ailes longues et yeux rouges
42 drosophiles aux ailes longues et yeux pourpres
40 drosophiles aux ailes vestigiales et yeux rouges
290 drosophiles aux ailes vestigiales et yeux pourpres
Sachant que le linkage est absolu chez la drosophile mâle, interprétez ces résultats.
Réponse :
- Symbolisme utilisé : ailes longues (v+), ailes vestigiales (v), yeux rouges (p+), yeux pourpres (p) car la F1,
uniquement constituée de mouches aux ailes longues et yeux rouges, montre que les allèles ailes longues
et yeux rouges sont dominants.
- Pourcentage phénotypique de la génération F2 :
v+ p+ : (1085 x 100)/1457 =74,46%
v+ p : (42 x 100)/1457 = 2,88%
v p+ : (40 x 100)/1457 = 2,74%
v p : (290 x 100)/1457 = 19,90%
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- Ces proportions sont très différentes d’une distribution en seizièmes et le phénotype possédant deux
caractères récessifs I v p I est plus répandu que les deux phénotypes possédant un caractère dominant.
On en déduit alors que les F1 ne produisent pas 4 sortes de gamètes en quantités égales et donc les gènes
sont liés.
Le génotype des F1 doit s’écrire : v+ p+ / v p.
Etant donné que la liaison est absolue chez la drosophile mâle, les F1 mâles produisent 2 sortes de
gamètes en quantités égales : 50% v+ p+ et 50% v p.
Les F1 femelles quant à elles, produisent 4 sortes de gamètes en quantités inégales suite à un échange de
fragments entre chromosomes homologues (crossing-over) ayant lieu au cours de la méiose. Ce
phénomène peut être schématisé comme suit :
v+ p+ et v p sont des gamètes parentaux ; v+ p et v p+ des gamètes recombinés.
Etant donné que cette recombinaison chromosomique ne se passe que dans quelques ovocytes I qui
subissent la méiose, on ne peut établir que l’échiquier de croisement de la génération F 2 en restant sur le
plan qualitatif.
L’échiquier de croisement des gamètes des F1 rend bien compte des phénotypes obtenus en F2.
Exemple 4 :
On isole deux races pures de drosophiles, l’une aux ailes longues et corps noir, l’autre aux ailes vestigiales
et corps gris.
Les individus F1 ont tous des ailes longues et un corps gris.
Ils donnent, par croisement entre eux, une génération F2 qui comporte :
1178 mouches aux ailes longues et corps gris ;
578 mouches aux ailes longues et corps noir ;
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592 mouches aux ailes vestigiales et corps gris.
Expliquez ces résultats obtenus.
Réponse:
L’étude porte sur la transmission de deux caractères : taille des ailes et couleur du corps.
Le phénotype des F1 montre que les allèles ailes longues et corps gris sont dominants. Cela nous permet
d’utiliser le symbolisme suivant pour les allèles : ailes longues (v+), ailes vestigiales (v), corps gris (n+), corps
noir (n).
Les rapports phénotypiques quantitatifs de la F2 sont :
1/2 v+n+, 1/4 v+n, 1/4 vn+.
Ces proportions étant différentes de la distribution en seizièmes, les F1 n’ont pas produit 4 sortes de
gamètes en quantités égales. On en déduit alors que les gènes sont liés.
Explication des résultats obtenus :
Génotype des parents de race pure : v+ n/v+ n x v n+/v n+
Gamètes des parents : v+ n et v n+
Génotype des F1 : v+ n /v n+
Gamètes des F1 : v+ n et v n+
Echiquier de croisement des gamètes des F1 :
Ces résultats sont conformes aux données.
A retenir : (Par rapport à l'exemple 2)
Dans le cas d'une transmission autosomale de deux gènes liés, s’il n’y a pas de crossing-over lors de la
formation des gamètes des F1, les résultats en F2 diffèrent selon la répartition des allèles dominants
chez les individus croisés.
VII/ Déterminer si deux gènes sont liés ou non à partir des résultats d’un test-cross :
Un test-cross est un croisement effectué entre un individu de phénotype (s) dominant (s) dont on veut
connaître le génotype et un individu homozygote récessif.
Exemple 1 : On a croisé une drosophile femelle de type sauvage (corps gris, ailes longues) avec une
drosophile mâle au corps ébène et aux ailes vestigiales.
Ces deux individus sont de race pure.
On a obtenu, en première génération, 182 drosophiles au corps gris et aux ailes longues.
On a croisé ensuite des drosophiles femelles obtenues en F1 avec des drosophiles mâles aux ailes
vestigiales et au corps ébène. Les résultats obtenus sont les suivants :
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492 drosophiles à corps gris et ailes longues
509 drosophiles à corps ébène et ailes longues
515 drosophiles à corps gris et ailes vestigiales
487 drosophiles à corps ébène et ailes vestigiales
a)Indiquez le génotype des parents de race pure et des individus obtenus en F 1.
b) Quelles sont et dans quelles proportions, les types de gamètes produits par la drosophile femelle de la
génération F1 ?
c) Schématisez le comportement des chromosomes qui, au cours de la méiose, permet d’expliquer le
résultat obtenu à la question b.
Réponses :
La première génération ne comporte que des drosophiles au corps gris et ailes longues. Ce résultat montre
que les allèles corps gris et ailes longues sont dominants.
Les allèles impliqués dans cette transmission sont :
Corps gris (e+), corps ébène (e), ailes longues (v+), ailes vestigiales (v).
a) Le génotype des parents de race pure s’écrit : e+e+ v+v+ x ee vv
Un des parents produit des gamètes e+v+ et l’autre des gamètes ev.
Le génotype des F1 est donc e+e v+v.
b) Vous devez reconnaître dans le croisement femelle F1 x mâle aux ailes vestigiales et corps ébène, un
test-cross.
En effet le mâle au phénotype récessif pour les deux caractères est homozygote et a donc le génotype
eevv. Il ne peut produire qu’une seule sorte de gamètes possédant les allèles récessifs e et v.
La descendance de ce croisement a des phénotypes qui traduisent les allèles apportés par les gamètes de
la femelle F1.
Ce croisement renseigne quantitativement et qualitativement sur les gamètes produits par la femelle F 1.
C’est pourquoi on utilise l’expression test-cross.
Dans la descendance de ce test-cross, on reconnaît 4 sortes d’individus en quantités presque égales, ce qui
indique que la femelle F1 a produit 4 sortes de gamètes : e+v+, e+v, ev+,ev en quantités égales.
c) Schémas du comportement des chromosomes au cours de la méiose :
Puisque la femelle F1 a produit 4 sortes de gamètes en quantités égales, cela signifie que les deux gènes se
sont comportés de manière indépendante donc qu’ils sont situés sur deux chromosomes différents. Le
génotype des femelles F1 est e+e v+v.
La première disposition conduit, au terme de la méiose, à la formation
des gamètes e v+ et e+ v. alors que la deuxième conduit à la formation
des gamètes e v et e+ v+.
Etant donné que les produits de toutes les méioses sont mélangés et
que les deux dispositions ont une égale probabilité, il en résulte bien la
production de 4 sortes de gamètes en quantités égales.
16
Exemple 2 : On réalise un croisement entre deux souches de drosophiles homozygotes pour deux gènes :
une souche aux yeux marrons et ailes échancrées et une souche sauvage.
La F1 est homogène et de phénotype sauvage.
On effectue le croisement suivant : femelle F1 x mâle aux yeux marrons et ailes échancrées et on obtient
en F2 :
410 drosophiles de phénotype sauvage
400 drosophiles aux yeux marrons et ailes échancrées
111 drosophiles aux yeux de type sauvage et ailes échancrées
109 drosophiles aux yeux marrons et ailes de type sauvage
Expliquez les résultats obtenus.
Réponse :
La F1 est homogène donc on a croisé des souches de race pure. Elle exprime le phénotype sauvage pour les
deux caractères.
On en déduit alors que l’allèle m+ (sauvage) est dominant sur l’allèle m (marron) et l’allèle e+ (sauvage) est
dominant sur l’allèle e (échancré).
Le croisement femelle F1 mâle souche aux yeux marrons et ailes échancrées est un test-cross.
Le mâle exprime les allèles récessifs pour les deux caractères. Il est homozygote et ne produit qu’une seule
sorte de gamètes possédant les allèles récessifs m et e.
Le phénotype de la F2 et les pourcentages obtenus dépendent donc uniquement des différents types de
gamètes formés par la femelle et de leur pourcentage.
La femelle F1 a donc produit :
(410 x 100) / 1030 =39,8 % de gamètes m+ e+
(400 x 100) / 1030 = 38,8 % de gamètes m e
(111 x 100) / 1030 = 10,7 % de gamètes m+ e
(109 x 100) / 1030 = 10,5 % de gamètes m e+
La femelle F1 a donc produit 4 sortes de gamètes en quantités inégales, 2 correspondant aux types
parentaux (m+ e+ et m e) et 2 recombinés (m+ e et m e+)
Les gènes sont donc situés sur le même chromosome : ils sont liés, et il y a eu crossing-over dans 21 % des
cas.
Ecriture des génotypes :
Parents de race pure : m+ e+ / m+ e+ x m e / m e
Femelle F1 : m+ e+ / m e
A retenir : Démarche à suivre en cas d’analyse d’un test-cross :
a) Indiquer en fournissant les explications nécessaires :
- le symbolisme utilisé
- les dominances
- le fait que le croisement effectué soit un test-cross
- le génotype des F1
b) Préciser quantitativement et qualitativement les gamètes produits par la F1.
Deux cas sont possibles :
- Ou la F1 a produit 4 sortes de gamètes en quantités égales (50 % de gamètes parentaux et 50 % de
gamètes recombinés). Ce qui traduit une ségrégation indépendante des 2 gènes, lesquels sont situés sur
2 paires de chromosomes différentes.
17
-Ou la F1 a produit 4 sortes de gamètes en quantités inégales (avec plus de gamètes parentaux que de
gamètes recombinés), ce qui traduit une liaison entre les gènes et un crossing-over.
VIII/ Evaluer relativement la distance entre deux gènes liés sur un même chromosome :
La distance entre deux gènes (allèles) liés s’évalue relativement à partir de leur taux de recombinaison.
L’unité de distance utilisée est le centimorgan (cM), correspondant à 1 % de recombinaison.
Exemple : Distance entre les allèles m et e de l’exercice précédent :
Le taux de recombinaison étant de 21 %, on en déduit que la distance entre ces deux allèles est de 21 cM.
On estime que 1 cM correspond à environ 1 million de nucléotides sur la molécule d’ADN.
La représentation schématique de cette distance constitue une carte factorielle.
Exemple : Représentation de la carte factorielle entre les allèles m et e à l’échelle 1 cM correspond à 0,5
cm.
A cette échelle, 21 cM correspondent à 10,5 cm.
IX/ Faire beaucoup d'exercices pour consolider les acquis:
Exercices d'application
Exercice 1 :
Soient 2 lignées de souris, l’une blanche, l’autre grise.
1) Comment peut-on se rendre compte de la pureté des lignées ?
2) On croise une blanche avec une grise ; la F1 est à 100% grise. Conclusion ?
3) Quels sont les résultats statistiques de la F2 ?
4) Doit-on s’assurer de la pureté de la lignée de souris blanches ?
5) Résultats statistiques du croisement F1 avec une souris grise de lignée pure ?
6) On attrape une souris grise échappée dans un couloir. Comment savoir si elle est de lignée pure ?
Exercice 2:
On met dans une cage une souris noire et une souris brune et on les laisse avoir plusieurs portées. On
découvre 9 souriceaux noirs et 8 bruns. Dans une autre cage, avec un autre couple noire x brune on n’obtient
que 46 souriceaux noirs.
1) Quelle est l’hérédité de la couleur des souris ?
2) Quels sont les génotypes des parents dans les 2 cages ?
Exercice 3:
18
Chez les humains, la capacité à goûter le PTC est régie par une paire d’allèles. L’allèle dominant G
détermine la capacité à goûter le PTC alors que l’allèle g ne le permet pas.
1. Quel serait le génotype d’un individu aux yeux bleus ne pouvant pas goûter le PTC ?
2. Quels gamètes cet individu peut-il fabriquer ?
3. Quel serait le résultat d’une union entre un homme aux yeux bruns pouvant goûter le PTC (homozygote
pour les deux caractères, donc BBGG) et une femme aux yeux bleus ne pouvant pas le goûter (bbgg) ?
4. Quel serait le résultat d’une union entre un homme et une femme tous deux aux yeux bruns pouvant
goûter le PTC hétérozygotes pour ces deux caractères ?
Exercice 4:
Chez une race de chien, la couleur noire du poil est due à un gène dominant B et la couleur rousse à un
allèle récessif b. De plus, le pelage peut être uni ou tacheté ; ce caractère est régi par une autre paire
d’allèles : S détermine un pelage uni et s détermine un pelage tacheté.
Un mâle noir à pelage uni est croisé avec une femelle rousse à pelage uni. La portée de chiots présente les
types suivants :
- 2 noirs à pelage uni
- 2 roux à pelage uni
- 1noir tacheté
- 1 roux tacheté
Quels sont les génotypes des parents de ces chiots ?
Exercice 5:
Chez la mouche drosophile, un gène R détermine la couleur rouge des yeux. L’allèle récessif r détermine
une couleur vermillon.
On a réalisé un croisement entre deux drosophiles aux yeux rouges. On a obtenu à la F1 :
103 mâles aux yeux vermillon
99 mâles aux yeux rouges
201 femelles aux yeux rouges
1.Le gène responsable de la couleur des yeux est-il lié au sexe ? Expliquez.
2. Quels sont les génotypes des parents ? Des mâles et des femelles de la F1 ?
Exercice 6 :
Soit une fille aux yeux bleus et aux cheveux blonds. Sa mère a les yeux bruns et les cheveux bruns, ainsi
que son père. Son mari a les yeux bruns et les cheveux blonds.
1) Quels peuvent être le ou les génotypes des parents de la fille ?
2) Quels pourront être les génotypes des enfants ?
Quelles sont les proportions de génotypes que l’on observe en F1 en croisant 2 individus de génotype Aa,
Bb si, à l’état homozygote, b cause la mort de l’embryon ?
Exercice 7 :
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Un éleveur achète un couple de cobayes gris à pelage lisse. Dans les 4 ans qui suivent l’achat, l’éleveur
constate que le couple de cobayes a donné naissance à 128 petits dont 78 gris à pelage lisse, 19 gris à pelage
rude, 26 blancs à pelage lisse et 5 blancs à pelage rude.
1) Quels peuvent être les génotypes possibles des cobayes gris à pelage lisse apparus dans la descendance
du couple acheté ?
2) Quel est le génotype du couple acheté par l’éleveur ?
3) Comment l’éleveur pourra-t-il obtenir une lignée pure de cobayes blancs à pelage rude ?
4) Comment pourra-t-il obtenir une lignée pure de cobayes gris à pelage rude ?
Exercice 8:
Chez le lapin, la robe tachetée (T) domine la robe unicolore (t) et la coloration noire (N) domine la
coloration brune (n).
Un lapin brun tacheté est accouplé à un autre dont la robe est noire unie et tous les descendants sont noirs
tachetés.
1. Quels sont les génotypes des parents et des lapins noirs tachetés obtenus ?
2. On fait se croiser entre eux les lapins noirs tachetés de la question précédente.
Que devrait-on obtenir ? Donnez les proportions des génotypes et phénotypes obtenus.
3. Si on prend au hasard un des lapins noirs tachetés obtenus suite au croisement effectué à la question 2 et
qu’on l’accouple avec un lapin brun uni, quelle est la probabilité d’obtenir un lapin brun uni ?
4. Vous voulez obtenir une race de lapins où tous les individus seraient noirs tachetés (croisés entre eux, ils
donneraient toujours des lapins noirs tachetés).
Quel devrait être le génotype de ces lapins ? Quels croisements pourriez-vous faire pour obtenir ce
génotype ?
Exercice 9:
1. Chez la tomate, la coloration rouge (R) domine la coloration jaune (r) et la taille géante (G) domine la
taille naine (g). Les deux gènes sont situés sur la même paire de chromosomes et ne peuvent pas être séparés
par un enjambement (dans un tel cas, on dit que le linkage est complet).
On croise deux plants géants à fruits rouges (RG/rg).
Quels rapports phénotypique et génotypique obtiendra-t-on à la F1 ?
2. Si on suppose que les allèles R et G sont assez éloignés l’un de l’autre pour qu’il se produise une
recombinaison dans 15% des cas (ils sont situés à 15 centimorgans l’un de l’autre), quelles sortes de
gamètes seront produits par une telle génération parentale, et dans quelles proportions ?
Exercice 10 :
Chez le poulet il existe un gène dont les allèles P et p contrôlent le développement des plumes et un gène
dont les allèles B et b contrôlent la coloration du plumage.
Les poulets au plumage normal sont pp.
Les poulets PP ont des plumes très bouclées et les Pp des plumes moyennement bouclées. Les poulets BB
ont le plumage tacheté de blanc, les bb sont noirs et les Bb sont bleutés.
On croise une poule à plumage très bouclé et tacheté de blanc avec un coq noir et normal.
1) Qu’observe-t-on en F1 puis en F2 ?
2) Si une poule de F1 est croisée en retour avec son parent mâle, qu’observe-t-on ?
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Exercice 11 :
Chez les bovins il existe un gène P qui dirige la formation des cornes. Il est dominant chez le taureau et
récessif chez la vache. On croise un taureau sans cornes avec 3 vaches :
1) vache avec cornes : le veau n’a pas de cornes.
2) vache sans cornes : le veau a des cornes.
3) vache avec cornes : le veau a des cornes.
Trouvez le génotype et le sexe des 3 veaux.
Exercice 12 :
Un homme aux yeux bleus épouse une femme aux yeux bruns. Le père de la mariée a les yeux bleus.
Au cours d’une longue vie le couple a eu 12 enfants...tous aux yeux bruns !
Est-ce possible ?
Le père de Marius a les yeux bruns et sa mère les yeux bleus. Marius épouse Olive qui a les yeux bruns et
dont les 2 parents ont aussi les yeux bruns. Ils ont un fils aux yeux bleus.
1) Peut-on être sûr du génotype de Marius ?
2) Peut-on être sûr du génotype d’Olive ?
3) Quels sont les génotypes possibles des grands-parents ?
Exercice 13:
Chez la drosophile, la couleur grise du corps (G) domine la couleur noire (g) et la couleur rouge de l’œil (R)
domine la couleur pourpre (r).
On a croisé une femelle hétérozygote au corps gris et aux yeux rouges avec un mâle au corps noir et aux
yeux pourpres. On a obtenu les résultats suivants :
126 corps noir, œil pourpre
24 corps noir, œil rouge
27 corps gris, œil pourpre
123 corps gris, œil rouge
1.Les gènes sont-ils liés ? Si oui, quels sont les génotypes des parents, des descendants ?
2. Quelle est la distance entre les gènes sur le chromosome ?
Exercice 14:
Chez une variété de plantes, on a effectué trois séries de croisements pour réaliser l’étude des gènes A, B et
C, et on a obtenu les résultats suivants :
AB/ab x ab/ab
BC/bc x bc/bc
AC/ac x ac/ac
455 AB
453 BC
473 AC
58 Ab 68 aB
41 Bc 39 bC
21 Ac 19 aC
425 ab
467 bc
487 ac
Dressez la carte chromosomique (comment les gènes sont-ils disposés sur le chromosome).
21
Exercice 15 :
Un couple de chiens à queue courte donne 3 chiots sans queue, 2 chiots à queue longue et 6 à queue courte.
1) Comment expliquer ces résultats ?
2) Quels sont les génotypes de tous ces chiens ?
Exercice 16 :
Lors de croisements de pois lisses avec des pois ridés, on obtient à la première génération (F1) 100 % de
pois lisses.
Le croisement entre pois F1 donne 733 pois lisses et 267 pois ridés.
Cette proportion est-elle conforme à celle prédite par les lois de Mendel ?
Exercice 17 :
Chez la drosophile, le caractère vestigial des ailes est récessif par rapport au caractère ailes longues sauvage.
Le gène correspondant n’est pas sur le chromosome sexuel.
Si une femelle homozygote à ailes longues et yeux blancs est croisée avec un mâle à ailes vestigiales et
yeux
rouges, quelle sera l’apparence de la F1 ? (le caractère yeux blancs est lié au sexe !)
Exercice 18 :
Chez la drosophile la couleur normale des yeux, rouge brique, est due à la présence simultanée d’un
pigment rouge vif et d’un second, brun foncé.
Les homozygotes pour le gène scarlet (rouge très vif) récessif ne peuvent pas fabriquer le pigment brun.
Les homozygotes pour le gène brun récessif ne peuvent pas fabriquer le pigment rouge.
Deux mouches normales hétérozygotes pour les gènes bruns et scarlet produisent 9008 descendants dont
5177 ont des yeux normaux, 1777 bruns, 1710 scarlet et 344 blancs.
Sachant qu’une autre expérience montre que chez les mouches à yeux blancs, 40% ne sont pas viables,
expliquez ces résultats.
Exercice 19 :
Le croisement d'une souris à yeux rouges avec une souris à yeux blancs donne en F1 100 % de souris à yeux
rouges.
Le croisement de deux souris F1 donne 36 souris à yeux rouges et 13 à yeux blancs.
Analysez cette descendance
Exercice 20 :
Le croisement d'une souris à oreilles longues avec une souris à oreilles courtes donne 12 souris à oreilles
longues et 10 souris à oreilles courtes.
Le croisement de deux souris F1 à oreilles longues donne en F2 36 souris à oreilles longues et 13 à oreilles
courtes.
Analysez cette descendance.
Un couple de souris jaunes donne 2/3 de souriceaux jaunes et 1/3 de souriceaux noirs.
Quels sont les génotypes de toutes ces souris ?
Exercice 21 :
Chez la drosophile, les ailes courtes et le corps poilu sont produits par 2 gènes récessifs. Le phénotype
sauvage est ailes longues et corps sans poils.
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1) Un mâle poilu aux ailes courtes est croisé avec une femelle de type sauvage. Quelles seront les
caractéristiques de la descendance ?
2) Si la descendance se multiplie au hasard, qu’observera-t-on ?
3) Une femelle hétérozygote sans poils et à ailes vestigiales est croisée avec un mâle hétérozygote sans poils
et à ailes normales.
Quelles seront les caractéristiques de la descendance ?
Exercice 22 :
Chez le porc, un allèle dominant détermine la présence d’une tache colorée sur le corps. L’allèle récessif
donne une coloration uniforme.
Un autre gène détermine la fusion des 2 sabots sur chaque pied (syndactylie). Ce gène est dominant.
1) On croise un cochon uniformément coloré et homozygote pour la syndactylie avec une femelle aux sabots
normaux mais qui présente une tache colorée. Quels seront les phénotypes de la descendance ?
2) Si on laisse la descendance se multiplier entre elle, qu’obtiendra-t-on ?
Exercice 23 :
Chez les melons, les gènes qui déterminent la couleur verte et ceux qui donnent une forme courte sont
dominants sur la couleur jaune et la forme longue.
On croise une plante à fruits longs et jaunes avec une hétérozygote pour les 2 couples d’allèles.
Quels seront les phénotypes et les génotypes de la descendance ?
Exercice 24 :
Le croisement d'une plante à fleurs bleues avec une plante à fleurs blanches ne donne en F1 que des plantes
à fleurs bleu pâle.
Si l'on croise deux plantes à fleurs bleu pâle de F1, on obtient en F2 : 27 bleues, 49 bleus pâle et 24
blanches.
Analysez ces résultats.
Exercice 25 : Un couple de souris jaunes donne 2/3 de souriceaux jaunes et 1/3 de souriceaux noirs.
Un couple de souris jaune x noire donne 50% de souriceaux jaunes et 50% de souriceaux noirs.
1) Quelle est l’hérédité de la couleur chez les souris ?
2) Quels sont les génotypes de toutes ces souris ?
Exercice 26:
On effectue les deux croisements suivants avec des souris.
On croise une souris au pelage noir et court avec une souris de race pure au pelage blanc et long. On obtient
une portée de 5 souris à poils noirs et courts.
1. Indiquez les allèles dominants pour les deux caractères envisagés.
2. Quels sont les allèles présents dans le(s) génotype(s) possible(s) de la souris parentale aux poils noirs et
courts ?
23
On sélectionne maintenant des souris au pelage noir et court ayant toutes le même génotype que les 5 souris
issues du premier croisement. On les croise avec des souris au pelage blanc et long et on obtient :
63 souris aux poils noirs et longs
61 souris aux poils blancs et courts
9 souris aux poils noirs et courts
8 souris aux poils blancs et longs
1.Interprétez ces résultats.
2. Calculez le pourcentage de gènes recombinés.
3. Quelle est la distance en centimorgans entre les gènes responsables de la couleur et de la longueur des
poils ?
Exercice27:
Chez le lapin, les caractères « couleur blanche et poils angora » sont dominés par les caractères « couleur
grise et poils ras » et sont autosomaux.
Une lapine est mise en présence d’un mâle n° 1 stérile.
Neuf heures après, elle reçoit par insémination artificielle du sperme d’un mâle n° 2 blanc à poils angora.
Dix huit heures après, elle reçoit par insémination artificielle du sperme d’un mâle n° 3 gris à poils ras de
race pure.
Après la mise bas, la portée comprend des lapins gris à poils ras et des lapins blancs à poils angora.
1. Pourquoi la lapine est mise en présence d’un mâle stérile lors de la première expérience ?
2. Donnez le génotype de la lapine sachant qu’elle est de race pure et les génotypes des lapins n° 1, n° 2 et
n° 3.
3. Si on réalise un croisement entre les lapins gris à poils ras de la descendance et la première lapine, quel
sera le résultat ?
Exercice 28:
On étudie la descendance de plusieurs couples de canaris huppés.
1/4 des œufs ne se développent pas. Les 3/4 se développent et donnent des poussins dont 2/3 sont huppés et
1/3 sont normaux.
1) Comment interpréter ces résultats ?
2) Que donne le croisement huppé x normal ?
3) Que donne le croisement normal x normal ?
4) Est-il préférable d’étudier les allèles létaux chez les mammifères ou les oiseaux ?
Exercice 29 :
On croise un couple de chiens mexicains sans poils. On obtient 2/3 de chiots nus et 1/3 de chiots poilus.
1) Quelle est l’hérédité de la fourrure chez le chien ?
2) Quels sont les génotypes de ces chiens ?
24
Exercice 30 :
Le croisement d'une souris sans queue avec une souris normale donne, en F1, 10 souris sans queue et 9
normales.
Le croisement subséquent de deux souris sans queue (F1) donne, en F2, 10 souris normales, 21 sans queues
et 9 souris mortes.
Analysez les résultats.
Exercice 31 :
On croise des souris de 2 lignées pures. En F2 on obtient : 1358 à poils longs et gris ; 456 à poils longs et
blancs ; 449 à poils courts et gris ; 154 à poils courts et blancs.
Quelle est l’hérédité de la couleur et de la longueur du poil chez ces souris ?
Exercice 32 :
Pierre est du groupe A Rh+. Son père est homozygote pour le système rhésus. Sa mère est donneur universel
dans le système ABO. Son frère aîné est O, Rh+ et sa sœur cadette aussi. Elle a dû subir une exsanguinotransfusion à la naissance.
Quels sont les phénotypes et les génotypes de toute la famille ?
Exercice33:
La drosophile, organisme diploïde, est une petite mouche qui présente une grande diversité de phénotypes.
On croise des drosophiles de lignées pures : un mâle à abdomen rayé et au thorax dépourvu de soies et une
femelle dont l’abdomen est uni et le thorax portant des soies. Quel que soit le sens du croisement, toutes les
drosophiles obtenues en première génération (F1) ont l’abdomen uni et le thorax portant des soies.
On croise une des femelles obtenues en F1 avec un mâle à abdomen rayé et au thorax sans soies. On obtient
la descendance suivante :
78 individus à abdomen uni et thorax portant des soies
23 individus à abdomen uni et thorax sans soies
19 individus à abdomen rayé et thorax portant des soies
81 individus à abdomen rayé et thorax sans soies
1.Représentez les phénotypes puis les génotypes des parents de lignée pure.
2. Expliquez les résultats de ces deux croisements en illustrant si nécessaire les explications par des
échiquiers.
Exercice 34 :
Un homme dont le groupe sanguin est O se marie avec une femme du groupe A. Le père de la femme est du
groupe O.
Quelle est la probabilité que leurs enfants soient du groupe O ?
L’union d'un individu de groupe sanguin A avec un autre de groupe B ne donne en F1 que des individus
AB.
L’union de deux individus du groupe AB donne 2 individus de groupe A, 4 de groupe AB et 1 de groupe B.
Quelles conclusions pouvez-vous tirer de ces résultats ?
25
L’union d'un individu de groupe sanguin A avec un autre de groupe B donne 2 individus A, 3 AB, 1 B et 2
O.
Exercice 35 :
Chez la souris, le gène C est responsable de la coloration du pelage ; l'allèle c, récessif, donne un pelage
blanc.
La marche rectiligne est régie par un gène V ; l'allèle récessif v donne des souris valseuses. Les deux gènes
sont localisés sur des chromosomes différents.
Le croisement d'une souris normale colorée avec une souris valseuse blanche donne une descendance
répartie comme suit : 8 souris normales colorées 7 souris valseuses colorées 9 souris normales blanches 6
souris valseuses blanches.
Quel est le génotype probable des parents ?
Exercice 36 :
Un groupe sanguin de l’espèce humaine, le groupe Rhésus, est un caractère déterminé par un gène porté
par le chromosome N°1, localisé sur le bras court de ce chromosome. Ce gène existe sous deux versions
qui permettent soit d’être Rhésus positif (indiqué Rh+) si le chromosome porte la version notée D+, soit
d’être Rhésus négatif (indiqué Rh-) s’il porte la version notée D-. Vous n’êtes Rhésus négatif que si vos
deux chromosomes N°1 portent la version notée D-.
Comment appelle-t-on les différentes versions possibles pour un gène?
Schématisez, sur une paire de chromosomes N°1, que vous dessinerez, la localisation du gène.
Précisez dans quel(s) cas les deux chromosomes de la paire sont génétiquement identiques pour ce gène,
en justifiant (il peut y avoir plusieurs possibilités).
Deux parents Rh+ peuvent-ils être sûrs de n’avoir que des enfants Rh+?
Répondez en donnant un exemple.
Exercice 37 :
Déterminez le génotype des parents dans les familles suivantes :
1) Un parent est du groupe A, l’autre du groupe B, mais les 4 groupes sont représentés chez les enfants.
2) Les 2 parents sont du groupe A. ¾ des enfants sont A et ¼ est du groupe O.
3) L’un des parents est AB et l’autre B mais, parmi les enfants, ¼ sont A, ¼ sont AB et ½ sont B.
Exercice 38 :
Chez la Drosophile, lorsqu'on croise des femelles homozygotes à yeux normaux et ailes vestigiales avec
des mâles à yeux rouges et ailes normales on obtient, en première génération (F1), uniquement des
individus normaux pour les deux caractères.
Si, en croisant ces femelles F1 avec des mâles présentant les deux caractères récessifs, on obtient : 11
individus à yeux rouges et ailes vestigiales 9 individus normaux 93 individus à yeux rouges et ailes
normales 87 individus à yeux normaux et ailes vestigiales.
Peut-on considérer que ces résultats sont compatibles avec le dihybridisme mendéléen ? Sinon quelle(s)
hypothèse peut-on formuler ?
Exercice 39 :
26
Soit l’étude de l’hérédité du daltonisme :
a) Un homme normal épouse une daltonienne. Quelles sont vos prévisions à propos de leurs enfants?
b) Même question si c’est un daltonien qui épouse une femme normale.
c) Un couple à vision normale a un fils daltonien ! Est-ce possible ?
d) Un couple à vision normale a une fille daltonienne ! Est-ce possible ?
Exercice 40 :
a) On croise une drosophile femelle aux yeux rouges avec un mâle aux yeux blancs. Qu’en est-il de leur
descendance ?
b) On croise une femelle aux yeux blancs avec un mâle aux yeux rouges. Qu’elle sera le phénotype de
leurs descendants ?
Exercice 41 :
Le plumage rayé de la poule est dominant sur le plumage noir et le gène est sur le chromosome X.
a) On croise une poule au plumage rayé avec un coq noir. Quels seront les phénotypes de leurs
descendants.
b) Donnez le résultat du croisement réciproque.
Exercice 42 :
Le croisement d'une souris à yeux bleus et dents longues avec une souris aux yeux bruns et dents courtes
ne donne, en F1, que des souris à yeux bleus et dents courtes.
Le croisement de deux souris (F1) à yeux bleus et dents courtes donne en F2 : 92 yeux bleus dents courtes
31 yeux bleus dents longues 29 yeux bruns dents courtes 9 yeux bruns dents longues.
Exercice 43 :
Chez la drosophile, un gène lié au sexe a un allèle récessif qui entraîne la mort de l’embryon homozygote.
Si on croise une femelle hétérozygote avec un mâle sauvage, quelle sera la répartition des sexes dans la
descendance ?
Exercice 44 :
Supposons qu’un allèle « a » lié au sexe soit létal. Un homme se marie avec une femme hétérozygote ; le
maire leur souhaite de nombreux garçons !
Va-t-il être exaucé ?
Exercice 45 :
Le croisement d'une plante grande, verte avec une plante naine jaune donne, en F1, 20 plantes grandes
vertes et 20 plantes naines vertes
Un autre croisement d'une plante grande, verte avec une plante naine jaune (plantes différentes du premier
croisement) donne, en F1, 19 plantes grandes vertes et 21 plantes grandes jaunes.
Analysez ces résultats
27
Exercice 46 :
On connaît une forme de diabète (maladie caractérisée par un taux élevé de glucose dans le sang) héréditaire
due à une insuline anormale, inactive. La transmission de la maladie a été étudiée dans une famille dont
l’arbre généalogique est présenté ci-dessous
1. A l’aide d’un raisonnement argumenté, indiquez si :
a) l’allèle responsable de la maladie est dominant ou récessif;
b) le gène est porté par un autosome ou par un chromosome sexuel.
Pour désigner les allèles “normal” et “anormal” vous emploierez, suivant les cas, les symboles N ou n et D
ou d.
2. Ecrivez le génotype de quelques individus judicieusement choisis.
3. Quelle remarque pouvez-vous faire concernant le risque de naissances d’enfants diabétiques chez le
couple III2 et III3 ?
Exercice 47 :
Un couple vient consulter un médecin pour solliciter un “conseil génétique” : la femme, en début de
grossesse, craint de transmettre à son enfant l’hémophilie car cette maladie est présente dans sa famille.
L’enquête génétique a permis d’établir l’arbre généalogique suivant. Les individus III1 et III2 sont les
parents consultants.
On signale que la maladie n’est pas connue dans les familles de I2 et II5. On sait, par ailleurs, que
l’hémophilie est une maladie de garçons.
1. En argumentant de façon précise, indiquez :
a- Si l’allèle responsable de la maladie est dominant ou récessif;
28
b- Si le gène est porté par un chromosome sexuel ou par un autosome.
2. Etablissez le génotype des individus I2, II2, II4 et III2.
3. Les craintes de la femme III2 sont-elles fondées ? Estimez le risque de naissance d’un enfant atteint.
Exercice 48 :
La chorée de Huntington est une maladie héréditaire qui se manifeste tardivement, vers l’âge de 40 ans chez
les sujets porteurs de l’allèle morbide.
Elle se traduit par des mouvements anormaux qui se produisent brusquement et de manière incohérente chez
le sujet éveillé. Ces troubles sont dus à une dégénérescence des neurones de plusieurs zones de la substance
grise de l’encéphale. En plus, des troubles moteurs, on observe, chez les malades, un déficit cérébral qui
peut varier selon le degré d’évolution de la maladie, de simples troubles de la mémoire jusqu’à la démence.
Voici l'abre généalogique d’une famille présentant des cas de chorée de Huntington.
Quels sont les critères de reconnaissance d’une maladie autosomale dominante ?
Calculez la probabilité pour que l’individu V2 soit atteint de la maladie.
Exercice 49 :
Dans une famille dont l’arbre généalogique est représenté par le document A suivant, sévit une
maladie héréditaire grave. Le couple 5-6 attend un second enfant (8) et demande l’établissement
d’un diagnostic prénatal.
Des caryotypes sont réalisés : document B ; seuls les chromosomes impliqués dans la maladie
sont figurés.
1. D’après l’arbre généalogique, la maladie se transmet –elle suivant un mode dominant ou récessif ?
Justifier votre réponse.
29


2. L’allèle responsable de la maladie peut- il être porté par :
un autosome ?
un chromosome sexuel ? lequel ? justifier vos réponses.
3. Comparer les chromosomes de la mère (5) et ceux du père (6). Identifier les.
4. Déterminer le sexe du fœtus.
Les craintes des parents sont-elles fondées ?
Exercice 50:
1/La mucoviscidose affecte, en France, un enfant sue 2 000 et se manifeste par des anomalies dans les
échanges cellulaires conduisant au blocage progressif des fonctions respiratoire et digestive.
Depuis 1960, on sait par l’étude généalogique des familles atteintes que c’est une maladie héréditaire
autosomale et récessive. Les chercheurs associent la mucoviscidose à une anomalie de structure d’un seul
gène, localisable sur la paire 7 des chromosomes humains grâce au progrès dans le marquage des gènes.
Une technique de fractionnement des chromosomes permet d’obtenir des fragments d’ADN qui peuvent être
séparés par migration sur gel et identifiés par marquage.
Le document 1 illustre l’arbre généalogique d’une famille et le document 2 visualise la migration de
fragments d’ADN nommés A1 et A2 issus des chromosomes 7 de divers membres de la famille.
1.1-Associez les fragments A1 et A2 aux allèles « S » et « m » en vous référant au phénotype des membres
de la famille du document 1.
1.2-Etablissez les phénotypes des individus testés, figurant dans le document 2. Par rapport à l’analyse d’un
arbre généalogique, quel avantage présente cette technique de marquage génétique pour la connaissance du
génotype d’un individu ?
1.3-Expliquez pourquoi le diagnostic précoce de la maladie peut se faire à partir d’une cellule nucléée
embryonnaire quelconque.
2.On connait une forme de stérilité chez l’homme se traduisant par l’absence de formation de
spermatozoïdes. Cette anomalie est liée à la mutation d’un gène appelé gène AZF dont on recherche la
localisation.
30
L’arbre généalogique ci-après montre la transmission dans une famille du gène GC qui contrôle la
croissance et qui se trouve au voisinage immédiat du gène AZF.
2.1-La transmission du gène AZF est-elle liée au sexe ? Justifiez votre réponse.
2.2-A partir d’un raisonnement rigoureux, indiquez sur quel chromosome se trouve ce gène ?
31
Maitrise des connaissances
32
Exercices résolus
Exercice 1 : Extrait Bac Sénégal 2013 - Série S2- Noté sur 5 points
Par un exposé concis et illustré, expliquez l’origine et les rôles des macrophages dans les
réponses immunitaires assurant le maintien de l’intégrité de l’organisme.
Exercice 2: Extrait Bac Sénégal 201 - Série S1 - Noté sur 4 points
Présentez les caractéristiques d’une jonction neuromusculaire, puis expliquez comment le
potentiel d’action musculaire provoque-t-il la contraction de la fibre musculaire.
L’exposé sera illustré de schémas pertinents
N.B. : Les phénomènes ultra structuraux sont attendus.
Exercice 3: Extrait Bac Sénégal session Août 2012 - Série S2 - Noté sur 6 points
Le rein humain comporte de nombreux tubes urinifères ou néphrons richement vascularisés
qui interviennent dans la formation de l’urine.
Exposez les rôles du néphron dans les différentes étapes de la formation de l’urine définitive.
Un schéma annoté du néphron illustrera votre exposé.
Exercice 4: Extrait Bac Sénégal session Août 2012 - Série S1 - Noté 5 points
L’excitation électrique d’une fibre nerveuse isolée peut aboutir, sur l’écran d’un oscilloscope
cathodique, à l’enregistrement d’un potentiel d’action monophasique.
Après avoir schématisé le dispositif expérimental et le potentiel d’action correspondant,
exposez les conditions d’obtention de cette réponse et expliquez ses différentes phases. (Les
mécanismes ioniques sont attendus).
En prenant l’exemple d’une synapse à acétylcholine, exposez la succession des événements
qui permettent la transmission de l’influx nerveux d’un motoneurone à la fibre musculaire,
puis expliquez comment une substance chimique mimétique comme le curare peut perturber
la transmission synaptique du message nerveux.
Votre exposé sera structuré et illustré par des schémas annotés.
Le fonctionnement de l’appareil génital mâle implique, entre autres, une communication
humorale entre différents organes. Parmi les différentes hormones intervenant, figure la
testostérone.
Après avoir précisé l’origine et le rôle de la testostérone, montrez comment s’effectue la
régulation de son taux sanguin.
33
Votre exposé sera illustré par un schéma fonctionnel.
Décrivez brièvement les différentes étapes de la formation du sac embryonnaire à partir de la
cellule-mère.
Un schéma clair et annoté d'un ovule contenant un sac embryonnaire illustrera votre exposé.
Exercice 8: Extrait Bac Sénégal 2010 - Série S1- Noté sur 5 points
Chez l'Homme, chaque individu d'une population est unique. Vous montrerez que la méiose
conduit à des combinaisons alléliques nouvelles, à l'origine de l'unicité des individus.
Vous appuierez votre exposé sur des schémas soigneusement légendés en prenant trois
couples d'allèles Aa, Bb, Cc disposés sur deux paires de chromosomes distinctes.
!Exercice 9: Extrait Bac Sénégal 2009- Série S2 - Noté sur 6 points
Toutes les molécules d'ATP consommées au cours de la contraction musculaire doivent être
remplacées.
Exposez brièvement les différentes voies métaboliques de renouvellement du stock d'ATP
d'une fibre musculaire.
Exercice 10: Extrait Bac Sénégal 2009 – Série S1 – Noté sur 5 points
La méiose et la fécondation sont des phénomènes majeurs de la reproduction chez les
mammifères.
Montrez comment ces phénomènes permettent de maintenir constant le nombre de
chromosomes d’une espèce, en ne décrivant que les événements importants de chacun d’eux.
Votre exposé s’appuiera sur des schémas pertinents et vous utiliserez 2n = 4 pour illustrer
vos propos.
Exercice 11: Extrait Bac Sénégal 2008- Série S2 - Noté sur 6 points
L'acidose est une perturbation du potentiel hydrogène (ou pH) du milieu intérieur,
normalement maintenu autour de 7,4.
A partir d'un exemple de votre choix, exposez une condition de mise en place de l'acidose du
milieu intérieur puis, expliquez comment les systèmes tampons, les reins et les poumons
interviennent pour corriger cette baisse momentanée du pH.
!
Exercice 12 : Extrait Bac Sénégal 2008 – Série S1 – Noté sur 5 points
Montrez, avec illustrations à l’appui, comment certaines cellules immunitaires ayant
reconnu un corps étranger à l’organisme déclenchent une réaction immunitaire aboutissant à
la production d’anticorps.
34
Exercices non résolus
Exercice 13:
Expliquez comment le message nerveux émis par un récepteur peut coder les variations d'un
paramètre physico-chimique de l'environnement.
Exercice 14:
Expliquez, à partir de l'exemple du réflexe myotatique, les formes de codage du message
nerveux depuis sa naissance au niveau du récepteur jusqu'à sa transmission au motoneurone.
Vous illustrerez votre exposé à l'aide de schémas.
!!
Exercice 15:
Présentez les caractéristiques du fonctionnement synaptique puis expliquez comment un
neurone peut produire un message nerveux original à partir de multiples messages afférents.
L'exposé sera illustré de schémas annotés.
Exercice 16
Montrez que le maintien dans l'organisme d'une valeur normale de la glycémie nécessite une
véritable gestion du glucose (stockage en cas d'apport excessif, déstockage en cas de
manque). Précisez les mécanismes assurant cette gestion et les organes impliqués.
Exercice 17:
Il existe des cycles hormonaux chez la femme.
Exposez le fonctionnement du système de régulation des hormones sexuelles chez la femme.
Un schéma fonctionnel récapitulatif illustrera votre exposé.
35
Corrigés
36
Exercice1
Sujet : Par un exposé concis et illustré, expliquez l’origine et les rôles des macrophages dans les
réponses immunitaires assurant le maintien de l’intégrité de l’organisme.
INTRODUCTION
L’élimination des antigènes et le maintien de l’intégrité de l’organisme nécessitent l’implication des
leucocytes. Les macrophages sont des globules blancs tissulaires qui jouent des rôles importants dans la
réponse immunitaire non spécifique et dans la réponse immunitaire spécifique. Nous exposerons l’origine
des macrophages puis nous expliquerons leurs rôles dans les réponses immunitaires.
1. L’origine des macrophages
Les macrophages proviennent de la maturation des monocytes qui ont quitté la circulation sanguine et
sont passés dans les tissus. Les monocytes comme toutes les cellules sanguines sont issus de la moelle
rouge des os.
2. Rôles des macrophages
a. Rôle des macrophages dans la réponse immunitaire non spécifique
Les macrophages peuvent reconnaître des antigènes très variés et les détruire par phagocytose. Ils libèrent
également des substances pyrogènes qui élèvent la température du corps humain au cours d’une
infection.
b. Rôles des macrophages dans la réponse immunitaire spécifique.



Le macrophage joue le rôle de cellule présentatrice d’antigènes dans la phase d’induction des
réponses immunitaires spécifiques. Après la phagocytose de l’antigène, il isole les épitopes qu’il
présente aux LB et aux LT sélectionnés. L’épitope est présenté seul aux LB ayant les anticorps
membranaires complémentaires de l’épitope dans la réponse immunitaire à médiation humorale.
Dans la réponse immunitaire à médiation cellulaire, le macrophage présente l’épitope associé aux
molécules du CMH de classe I aux LT8 ayant les récepteurs complémentaires. Le macrophage
présente l’épitope associé aux molécules du CMH de classe II aux LT4 ayant les récepteurs CD4
complémentaires de l’ensemble épitope + CMH II dans l’une ou l’autre réponse immunitaire
spécifique.
Le macrophage active les clones de LB et de LT spécifiques de l’antigène par contact et par sécrétion
de l’interleukine 1.
Au cours de la phase effectrice d’une réponse immunitaire à médiation humorale les anticorps
neutralisent les antigènes par la formation de complexes immuns. Ces derniers sont éliminés par
phagocytose par les macrophages dont les récepteurs membranaires ont une forme
complémentaire de la fraction constante des anticorps.
37
CONCLUSION
Les macrophages proviennent de la maturation des monocytes issus de la moelle rouge des os. Ils
éliminent des antigènes par phagocytose et jouent le rôle de cellules présentatrices d’antigène dans la
phase d’induction des réponses immunitaires spécifiques.
Exercice2
Sujet : Présentez les caractéristiques d’une jonction neuromusculaire, puis expliquez
comment le potentiel d’action musculaire provoque-t-il la contraction de la fibre musculaire.
L’exposé sera illustré de schémas pertinents
N.B. : Les phénomènes ultra structuraux sont attendus.
Le système nerveux central commande l’activité des muscles squelettiques par l’intermédiaire des
fibres nerveuses motrices. Ces dernières communiquent avec les cellules musculaires ou fibres
musculaires par l’intermédiaire de synapses dites neuro-musculaires ou plaques motrices. Le
fonctionnement d’une telle synapse ; aux caractéristiques particulières, aboutit à la naissance d’un
potentiel d’action (PA) postsynaptique (potentiel d’action musculaire) qui déclenche la contraction
de la fibre musculaire.
Nous nous proposons de mettre en relief les caractéristiques de la plaque motrice puis de préciser la
succession des évènements allant du PA musculaire au raccourcissement de la fibre musculaire.
(0,5 point)
1. Les caractéristiques de la plaque motrice :
La plaque motrice est, à l’image de la synapse neuro-neuronique à transmission chimique, constituée
de l’axone moteur présynaptique et de la fibre musculaire qui ici est la cellule postsynaptique.
L’extrémité renflée de l’axone moteur ou bouton synaptique contient de nombreuses vésicules
synaptiques remplies d’un neurotransmetteur excitateur correspondant à l’acétylcholine.
38
La membrane postsynaptique d’une telle synapse est celle
de la fibre musculaire, également appelée sarcolemme. Ce
dernier présente de nombreux replis qui forment un
appareil sous-neural dont l’intérêt est d’augmenter le
nombre de récepteurs spécifiques à acétylcholine. La plaque
motrice est donc une synapse excitatrice à acétylcholine
dont le fonctionnement aboutit toujours à la genèse d’un PA
musculaire. (01 point)
2. Du PA musculaire à la contraction de la fibre musculaire
La présence de l’appareil sous-neural favorise la naissance du PA musculaire. En effet, au niveau de la
plaque motrice, tout PA présynaptique est transmis à la fibre musculaire où il devient alors un PA
musculaire. Ce dernier se propage le long du sarcolemme ainsi qu’au niveau de la membrane du R.E.L,
particulièrement développé dans cette cellule ; ceci grâce aux tubules transverses. Il s’en suit alors
une ouverture des canaux calciques voltage-dépendants de la membrane du R.E.L, et une sortie
massive des ions Ca2+dans le sarcoplasme où ils déclenchent au niveau des myofibrilles un glissement
des filaments d’actine sur ceux de myosine. Ce phénomène est à l’origine du raccourcissement des
sarcomères des myofibrilles de la fibre musculaire ; c’est-à-dire sa contraction.
CONCLUSION
Les particularités structurales de la plaque motrice font que son fonctionnement aboutit toujours à la
naissance d’un PA postsynaptique : on dit alors qu’elle fonctionne au coup par coup. Le PA
musculaires en résultant provoque une série d’évènements qui entraînent le raccourcissement de la
fibre musculaire correspondant à sa contraction. (0,5 point)
Exercice3
Sujet : Le rein humain comporte de nombreux tubes urinifères ou néphrons richement vascularisés
qui interviennent dans la formation de l’urine.
Exposez les rôles du néphron dans les différentes étapes de la formation de l’urine définitive.
Un schéma annoté du néphron illustrera votre exposé.
39
Corrigé
Introduction :
La constance des composantes physiques et chimiques du milieu intérieur assure des
conditions optimales au bon fonctionnement des cellules. Le rein participe au maintien
de l’homéostasie grâce aux néphrons. Un néphron ou tube urinifère est l’unité
fonctionnelle du rein. L’urine s’y forme à partir du plasma sanguin en plusieurs étapes.
Après avoir fait le schéma annoté du néphron, nous exposerons ses rôles dans
les différentes étapes de la formation de l’urine définitive.
I/ Schéma annoté du néphron :
II/ Les rôles du néphron dans les différentes étapes de la formation de l’urine définitive
1/ Rôle de filtration glomérulaire :
La pression sanguine élevée dans les capillaires glomérulaires permet un passage
permanent de l’eau, des ions et des micromolécules plasmatiques dans la capsule de
Bowman. Il se forme ainsi l’urine primitive dont la composition est celle du plasma privé
des macromolécules comme les protéines et les lipides.
2/ Rôle de réabsorption tubulaire :
Le long du tube urinifère (tubes contournés proximal et distal) se produit une
réabsorption totale ou partielle de certains constituants de l’urine primitive.
Le glucose est totalement réabsorbé tant que sa concentration ne dépasse pas 1,8g /l: c’est
+
une substance à seuil. L’eau et les ions Na sont partiellement réabsorbés sous contrôle
hormonal.
3/ Rôle de sécrétion tubulaire :
+
Certains constituants de l’urine définitive comme l’acide hippurique, les ions NH4 sont
synthétisés puis éliminés par le tube urinifère.
Conclusion :
40
Le néphron assure trois rôles essentiels dans les différentes étapes de la formation de
l’urine définitive: une filtration glomérulaire qui produit l’urine primitive puis une
réabsorption et une sécrétion tubulaires qui transforment l’urine primitive en urine
définitive.
Exercice4
Sujet : L’excitation électrique d’une fibre nerveuse isolée peut aboutir, sur l’écran d’un
oscilloscope cathodique, à l’enregistrement d’un potentiel d’action monophasique.
Après avoir schématisé le dispositif expérimental et le potentiel d’action correspondant,
exposez-les conditions d’obtention de cette réponse et expliquez ses différentes phases.
(Les mécanismes ioniques sont attendus).
Introduction :
Le neurone, unité structurale et fonctionnelle du tissu nerveux, est une cellule spécialisée
dans l’élaboration puis la conduction et transmission du message nerveux. Il est formé de
prolongements courts appelés dendrites et d’un prolongement long correspondant à
l’axone ou fibre nerveuse. Celle-ci est capable, dans certaines conditions de générer un
message nerveux sous forme de potentiel d’action (PA) monophasique selon le dispositif
expérimental utilisé.
Il s’agit dans notre exposé de mettre en relief un tel dispositif expérimental et les
conditions d’obtention d’une telle réponse puis d’expliquer son origine ionique.
1. Le dispositif expérimental et les conditions d’obtention d’un PA monophasique :
a) Le dispositif expérimental :
Le dispositif expérimental permettant d’enregistrer un PA monophasique matérialisant la
réponse d’une fibre nerveuse stimulée, peut être schématisé comme suit :
41
b) Les conditions d’obtention d’un PA monophasique :
La fibre nerveuse est placée sur des électrodes excitatrices (E1 E2) dont une anode et une
cathode, reliées à un stimulateur électrique. L’oscilloscope cathodique qui permet
d’enregistrer une telle courbe doit être branché à une électrode réceptrice (R1) introduite
en partie dans la fibre; la deuxième (R2) étant à un potentiel fixe.
La fibre nerveuse doit être placée dans un milieu de survie convenablement oxygéné avec
une température compatible avec la vie.
Le PA n’est obtenu que si l’intensité et la durée de la stimulation sont suffisantes.
Remarque : Il est aussi possible d’avoir une courbe monophasique avec deux électrodes
réceptrices dont la première est externe et la seconde interne.
2. Interprétation ionique des différentes phases du PA monophasique :
Avec le dispositif expérimental précédent, le spot d’électron balaie à environ – 70 mv
témoignant de l’électronégativité de l’axoplasme au repos.
Une stimulation efficace provoque, après un artéfact de stimulation (AS) synchrone à
celle-ci et un court temps de latence, une courbe monophasique avec inversion de
polarité correspondant au PA. Celui-ci comporte les phases chronologiques suivantes :
- Une phase de dépolarisation (a - b) qui correspond à l’ouverture des canaux voltage
dépendants à Na+ et donc à une entrée de ces ions dans l’axoplasme où ils sont moins
concentrés au repos.
- Une phase de repolarisation (b - c) correspondant à la fermeture de ces canaux et à
l’ouverture des canaux voltage-dépendants à K+ ; d’où une sortie de ces derniers
puisqu’ils sont plus concentrés dans l’axoplasme au repos. Une sortie prolongée des ions
K+ provoque une légère hyperpolarisation (c - d) avant le retour à la polarité initiale.
Conclusion :
Le potentiel d’action monophasique, réponse d’une fibre nerveuse à une stimulation
efficace correspond donc à un phénomène biochimique à manifestation électrique. Son
enregistrement nécessite en plus de l’intégrité de la fibre, l’utilisation convenable
d’électrodes excitatrices et d’électrodes réceptrices reliées à un oscilloscope cathodique
enregistreur.
Exercice 5
Sujet : En prenant l’exemple d’une synapse à acétylcholine, exposez la succession des événements qui
permettent la transmission de l’influx nerveux d’un motoneurone à la fibre musculaire, puis expliquez
comment une substance chimique mimétique comme le curare peut perturber la transmission
synaptique du message nerveux.
Votre exposé sera structuré et illustré par des schémas annotés.
42
Introduction
Dans l’organisme, les muscles squelettiques sont sous la commande des nerfs moteurs. Le message
nerveux qui parcourt le motoneurone traverse la plaque motrice puis déclenche la contraction musculaire.
Une synapse neuromusculaire est une jonction entre le bouton synaptique d’un neurone moteur et une
cellule musculaire.
Le franchissement de la synapse neuromusculaire par l’influx nerveux nécessite la libération d’un
neurotransmetteur : l’acétylcholine.
Le curare, poison d’origine végétale, empêche le fonctionnement de la plaque motrice et par conséquent,
provoque la paralysie.
L’étude porte d’une part sur le fonctionnement de la plaque motrice et d’autre part, sur la perturbation de
la transmission synaptique neuromusculaire de l’influx nerveux par le curare.
1 - Le fonctionnement de la plaque motrice :
L’arrivée du potentiel d’action au niveau du bouton synaptique déclenche la succession des événements
suivants :
- Entée d’ions Ca++ dans la terminaison nerveuse qui entraîne la libération d’acétylcholine dans la fente
synaptique.
- L’acétylcholine libéré se fixe sur les récepteurs de la membrane du muscle situés sur des canaux à Na+
chimio-dépendants.
- Les canaux à Na+ chimio-dépendants s’ouvrent, permettant ainsi une entée d’ions Na+ dans la fibre
musculaire dont la membrane se dépolarise signifiant la transmission de l’influx nerveux au muscle
- Une enzyme l’acétylcholinestérase hydrolyse l’acétylcholine.
- La choline issue de cette inactivation de l’acétylcholine est réabsorbée au niveau de la
membrane présynaptique.
2 - Perturbation par le curare de la transmission synaptique de l’influx nerveux :
La molécule de curare qui a la même configuration spatiale qu’une molécule
d’acétylcholine mime cette dernière en se fixant sur les récepteurs à acétylcholine de
43
l’appareil sous-neural, bloquant ainsi la transmission de l'influx nerveux jusqu'aux muscles; ce qui
provoque un relâchement musculaire.
Conclusion :
La transmission de l’influx nerveux d’un motoneurone à la fibre musculaire nécessite un certains nombre
de manifestations électrochimiques parmi lesquelles l’intervention du neuromédiateur excitateur qu’est
l’acétylcholine. La molécule de curare, substance mimétique de l’acétylcholine, empêche la transmission
synaptique.
Exercice 6
Sujet : Le fonctionnement de l’appareil génital mâle implique, entre autres, une communication
humorale entre différents organes. Parmi les différentes hormones intervenant, figure la
testostérone.
Après avoir précisé l’origine et le rôle de la testostérone, montrez comment s’effectue la régulation
de son taux sanguin.
Votre exposé sera illustré par un schéma fonctionnel.
Introduction:
L’appareil reproducteur regroupe les organes anatomiquement liés et qui participent à la reproduction.
Certains de ces organes communiquent entre eux par l’intermédiaire de substances chimiques conduites
par le sang de l’organe sécréteur à celui qui en est sensible. De telles substances sont appelées
hormones.
L’hormone sexuelle mâle ou testostérone est indispensable au fonctionnement de l’appareil génital de
l’homme et est sécrétée régulièrement, à partir de la puberté par des cellules bien déterminées.
Nous étudierons d’abord l’origine et le rôle de cette hormone puis le mécanisme de régulation de son
taux sanguin.
1/.Origine et rôle de la testostérone:
Le fonctionnement de l’appareil génital mâle démarre à la puberté avec, entre autres une sécrétion de
testostérone. Cette hormone est synthétisée par les cellules interstitielles ou cellules de Leydig, situées
entre les tubes séminifères des testicules. Ces cellules sont stimulées par une gonadostimuline
antéhypophysaire appelée LH (hormone lutéinisante).
La testostérone ainsi libérée dans le sang stimule l’apparition des caractères sexuels secondaires à la
44
puberté et leur maintien chez l’adulte. Elle stimule également la maturation des cellules germinales ainsi
que la libido sexuelle.
2/. La régulation du taux sanguin de testostérone:
Le taux sanguin de testostérone est relativement constant à partir de la puberté. Cet équilibre
dynamique est maintenu grâce à un mécanisme de régulation impliquant des « capteurs », un système
réglant constitué d’hormones, et des organes effecteurs. Ce mécanisme de régulation peut être mis en
relief par le schéma suivant.
En effet la sécrétion de testostérone par les testicules est contrôlée par la LH antéhypophysaire; elle
même contrôlée par la GnRH hypothalamique (gonadotropin releasing hormone). Il existe au niveau de
l’hypothalamus des « capteurs » sensibles à la testostérone. Une élévation du taux sanguin de
testostérone réduit l’activité de l’hypothalamus avec donc une diminution de la sécrétion de GnRH et par
conséquent de la testostérone : on parle alors d’un rétrocontrôle négatif. Par contre une baisse du taux
sanguin de testostérone libère l’hypothalamus qui augmente sa sécrétion de GnRH. Il en
résulte une augmentation du taux de LH qui provoque une plus forte sécrétion de testostérone.
Conclusion:
La testostérone, hormone qui stimule le fonctionnement de l’appareil génital mâle, est sécrétée par les
gonades mâles ou testicules. La régulation de son taux est assurée par le rétrocontrôle négatif qu’elle
exerce sur le complexe hypothalamo-hypophysaire.
Exercice 7
Sujet : Décrivez brièvement les différentes étapes de la formation du sac embryonnaire à partir de la
cellule-mère.
Un schéma clair et annoté d'un ovule contenant un sac embryonnaire illustrera votre exposé.
45
Introduction:
La reproduction sexuée des spermaphytes fait intervenir des pièces fertiles mâles et femelles des fleurs. La
partie femelle ou gynécée comporte un ovaire renfermant des ovules dans lesquels se forme un tissu
haploïde appelé sac embryonnaire.
Nous exposerons d'abord la méiose de la cellule-mère du sac embryonnaire puis la dégénérescence des
trois macrospores et enfin les mitoses du noyau de la macrospore fertile ou mégaspore.
1/ Méiose de la cellule-mère du sac embryonnaire:
La cellule-mère diploïde se trouve dans le jeune nucelle. Elle subit une méiose et donne une file de
quatre grosses cellules haploïdes: les macrospores.
2/ Dégénérescence de trois macrospores:
Les trois macrospores situées au pôle micropylaire dégénèrent alors que la macrospore la plus profonde
survit et grossit, devenant ainsi une mégaspore. Elle donnera naissance au sac embryonnaire.
3/ Mitoses de la mégaspore et formation du sac embryonnaire:
Le noyau de la mégaspore subit trois mitoses successives aboutissant à la formation de huit cellules
haploïdes qui vont se répartir comme suit:
- une oosphère et deux synergides au pôle micropylaire;
-trois antipodes au pôle opposé;
-une cellule centrale possédant deux noyaux qui peuvent fusionner.
Conclusion:
Le sac embryonnaire se forme suite à une méiose de la cellule-mère puis à la formation d'une mégaspore
qui subit trois mitoses successives produisant huit cellules réparties de façon bien précise.
Exercice 8
Sujet : Chez l'Homme, chaque individu d'une population est unique. Vous montrerez que la méiose
conduit à des combinaisons alléliques nouvelles, à l'origine de l'unicité des individus. Vous
appuierez votre exposé sur des schémas soigneusement légendés en prenant trois couples
d'allèles Aa, Bb, Cc disposés sur deux paires de chromosomes distinctes.
46
Introduction:
Chez l'Homme, la reproduction est de type sexué avec donc l'intervention de cellules sexuelles ou gamètes
élaborées respectivement par un homme et une femme. La formation de ces gamètes ou gamétogénèse
est marquée par un évènement majeur : la méiose qui est une suite de deux divisions cellulaires qui
permettent la réduction de moitié du nombre de chromosomes dans les cellules filles.
Cet évènement s'accompagne également de brassages chromosomiques ou alléliques que nous nous
proposons d'expliquer pour justifier l'unicité de chaque individu.
I/ Le brassage interchromosomique:
Il se produit lors de l'anaphase de la première division de méiose, également appelée division
réductionnelle.
En anaphase I, les chromosomes homologues se séparent et se retrouvent au hasard dans différents lots
avec ceux respectifs des autres paires. Le nombre de combinaisons chromosomiques ou alléliques
différentes pouvant être obtenues de par ce phénomène est de 2 à la puissance 23 soit 8388608 chez
l'Homme. Ce brassage inter chromosomique se déroulant aussi bien chez l'homme que chez la femme, la
probabilité pour que des descendants d'un couple se ressemblent est de 1/2x2 puissance 23. Cette
probabilité quasi nulle justifie l'unicité de chaque individu dans les populations humaines
II/ Le brassage intrachromosomique:
Il se produit également en anaphase I et correspond à l'échange possible de fragments, donc
d'allèles, entre chromosomes homologues.
Ce phénomène également appelé crossing-over accentue la diversité des combinaisons alléliques au
niveau des gamètes. En effet, cet échange d'allèles qui peut se produire au niveau de tous les
chromosomes, et qui est fonction de la distance entre allèles réduit d'avantage la probabilité d'une
ressemblance entre individus d'une population.
Conclusion:
C'est donc la méiose, notamment les brassages chromosomiques qui se déroulent pendant la division
47
réductionnelle, qui est à l'origine de l'unicité de chaque individu. En effet, le nombre élevé de
combinaisons alléliques qui en résulte fait que la probabilité pour que les mêmes combinaisons soient
"sélectionnées" lors de fécondations successives, soit quasi nulle.
Exercice 9
Sujet : Toutes les molécules d'ATP consommées au cours de la contraction musculaire doivent être
remplacées.
Exposez brièvement les différentes voies métaboliques de renouvellement du stock d'ATP d'une fibre
musculaire.
Introduction:
La contraction musculaire nécessite de l'énergie provenant de l’hydrolyse de
molécules phosphorées: adénosine triphosphate ou ATP selon la réaction :
ATP----->ADP (adénosine diphosphate) + P+ Energie
L'ATP ainsi dégradé est régénéré par voie métabolique rapide et par voie métabolique lente.
1. Régénération rapide de l'ATP:
Elle se fait par les voies métaboliques directes suivantes:
Réaction 1: ADP + P + Energie---------->ATP
L'énergie nécessaire à cette reconstitution de l'ATP provient de la réaction 3.
Réaction 2: Elle fait intervenir une enzyme, la myokinase, capable de produire de l'ATP à
partir du produit de son hydrolyse, l'ADP, selon la réaction:
ADP+ADP------>ATP + AMP (adénosine monophosphate)
Réaction 3: Elle correspond à l'utilisation d'un stock important d’un autre composé
phosphaté contenu dans le muscle et riche en énergie, la phosphocréatine. Cette dernière
cède un phosphate à une molécule d'ADP pour reformer une molécule d'ATP.
Phosphocréatine + ADP----->ATP + créatine + Energie
L’énergie libérée permet la réaction 1
2. Régénération lente de l'ATP:
Elle se fait par des voies métaboliques indirectes grâce aux réserves de glycogène
musculaire fournissant du glucose.
48
a / En déficit de dioxygène:
Réaction 4: La dégradation du glycogène et du glucose (glycolyse), catalysée par une série
d'enzymes, aboutit à la formation d'acide pyruvique avec libération d'énergie permettant la
reconstitution d'ATP à travers la phosphocréatine.
Glycogène-->C6H12O6-->2CH3—CO—COOH + 2H2 + Energie
Glucose
Acide pyruvique
Réaction 5: L'acide pyruvique est réduit en acide lactique avec libération d'énergie
permettant la reconstitution d’ATP à travers la phosphocréatine.
2CH3—CO--COOH + 2H2 --->2CH3—CHOH--COOH + Energie
Acide pyruvique
acide lactique
b/ Lorsque l' oxygène est abondant :
Réaction 6: Quand le muscle est au repos, donc en présence d’oxygène, les acides
pyruvique, lactique et le glucose sont oxydés au niveau des mitochondries.
Exemple: 2C3H6O3 + 6O2 -----> 6CO2 + 6H2O +
Energie acide lactique
L'énergie produite permet la reconstitution d'ATP à travers la phosphocréatine.
Conclusion:
L’ATP hydrolysé lors de la contraction musculaire est régénéré à partir de la
phosphocréatine ainsi que de la glycolyse et des réactions qui en découlent, notamment la
fermentation lactique et l'oxydation respiratoire.
Exercice 10
Sujet: La méiose et la fécondation sont des phénomènes majeurs de la reproduction chez les
mammifères.
Montrez comment ces phénomènes permettent de maintenir constant le nombre de chromosomes
d’une espèce, en ne décrivant que les événements importants de chacun d’eux.
Votre exposé s’appuiera sur des schémas pertinents et vous utiliserez 2n= 4 pour illustrer vos propos.
Introduction :
La reproduction est la fonction biologique qui permet aux différentes espèces de se perpétuer. Elle est de
type sexué chez les mammifères avec donc intervention de cellules sexuelles ou gamètes respectivement
49
élaborés par un mâle et une femelle. Ce type de reproduction est marqué par deux événements majeurs
que sont la méiose et la fécondation qui assurent, entre autres, la constance du caryotype ou formule
chromosomique, d’une génération à l’autre de la même espèce.
Nous allons montrer dans notre exposé comment chacun de ces deux événements participe au
maintien de la constance du caryotype au niveau des différentes générations d’une espèce.
1) Méiose et constance du caryotype :
La méiose est une suite de deux divisions cellulaires que l’on observe seulement lors de la phase de
maturation de la gamétogenèse. Pour ce faire, des cellules diploïdes (2n) subissent successivement une
division réductionnelle et une division équationnelle dont les mécanismes se déroulent en résumé selon
les schémas ci-dessous.
Il résulte de ce phénomène des cellules filles qui ne comptent plus que la moitié du nombre de chromosomes
de la cellule-mère. Ces cellules dites alors haploïdes deviendront par la suite des gamètes dont le caryotype
est noté n chromosomes. Cette réduction chromatique est indispensable au maintien de la constance du
caryotype entre les différentes générations d’une espèce comme l’indique le mécanisme de la fécondation.
2) Fécondation et constance du caryotype :
La fécondation se déroule normalement au niveau des oviductes chez les mammifères. Il s’agit de la fusion
d’un gamète mâle et d’un gamète femelle qui sont des cellules haploïdes. En effet au cours de cet
événement, le noyau du gamète mâle fusionne avec celui du gamète femelle. Il en résulte une cellule œuf
diploïde (2n) ; chaque lot de n chromosomes provenant d’un des gamètes. C’est cette cellule œuf qui, suite à
des mitoses simples et des différenciations cellulaires, engendrera un nouvel individu ayant le même
caryotype que ses parents de la génération précédente.
Conclusion :
Ainsi, si la méiose permet la réduction de moitié du nombre de chromosomes au niveau des gamètes, avec
notamment la séparation des chromosomes homologues, la fécondation permet de rétablir la diploïdie au
niveau de la cellule œuf qui en résulte. La constance du caryotype est de ce fait assurée entre parents et
descendants sur différentes générations.
Exercice 11
Sujet: L'acidose est une perturbation du potentiel hydrogène (ou pH) du
milieu intérieur, normalement maintenu autour de 7,4.
A partir d'un exemple de votre choix, exposez une condition de mise en place de
l'acidose du milieu intérieur puis, expliquez comment les systèmes tampons, les
reins et les poumons interviennent pour corriger cette baisse momentanée du
pH.
50
Introduction
Le milieu intérieur possède un pH proche de la neutralité avec une relative stabilité qui assure aux cellules
un bon fonctionnement.
Divers facteurs liés au métabolisme des cellules (production de CO2, d'acide lactique), des troubles
rénaux dans l'élimination des ions H+ ou l'absorption d'aliments acides sont susceptibles d'abaisser le pH.
Dans tous les cas, des mécanismes permettent à l'organisme de restaurer l'équilibre acido-basique
dans une telle acidose.
Nous exposerons d'abord un exemple d'acidose puis nous expliquerons comment les systèmes
tampons, les reins et les poumons interviennent pour ramener le pH à sa valeur de référence.
1. Une condition de mise en place de l'acidose du milieu intérieur:
Lorsqu'un individu présente une insuffisance respiratoire, l'élimination du CO2 par les poumons ne se fait
plus convenablement. Le milieu intérieur s'enrichit alors en dioxyde de carbone. Ce dernier s'associe à
l'eau pour former l'acide carbonique qui abaisse le pH sanguin, en libérant des ions H + suivant les
réactions:
CO2 + H2O ----> H2CO3 (acide
--carbonique)
H2CO3 ------- >HCO3- + H+
Cette réaction est réversible.
Ainsi, au fur et à mesure que le taux de CO2 augmente, la concentration plasmatique de H+
s'élève, contribuant à abaisser le pH.
2. Correction d'une baisse du pH sanguin:
a) Par les systèmes tampons:
Un système tampon est constitué par un acide et sa base conjuguée avec une concentration de l'acide
qui est égale à celle de la base.
Exemple: Le couple acide carbonique, ion hydrogénocarbonate.
H2CO3 --------> HCO3- + H+
Cette réaction est réversible.
S'il y a acidose, le milieu intérieur s'enrichit en ions H+ et la réaction précédente est orientée dans le
sens inverse. Cela permet de réduire les ions H+ pour rétablir l'équilibre
b) Par les reins:
Si le système tampon ne parvient pas à corriger l'acidose, le rein intervient en éliminant des ions H+ et en
réabsorbant les ions HCO3- et des ions Na+. L'urine est alors acide.
51
c) Par les poumons:
Au niveau des organes et du plasma, l'élévation du taux de CO2 permet la
réaction :
CO2 + H2O --------> H2CO3
Au niveau des poumons, la faible teneur en CO2 dans les alvéoles permet la
réaction inverse:
H2CO3 -------> CO2 + H2O
Ce qui permet de corriger l'acidose par l'élimination pulmonaire de CO2 et de
vapeur d'eau. L'hyperventilation pulmonaire est provoquée par l'augmentation
de la concentration plasmatique en ions H+.
Conclusion:
Une mauvaise élimination de CO2 peut conduire à une acidose à laquelle
s'opposent localement les systèmes tampons. Si ces derniers sont débordés, les
reins et les poumons interviennent, démontrant ainsi que le maintien de
l'homéostasie requiert une unité physiologique de l'organisme.
Exercice 12
Sujet: Montrez, avec illustrations à l’appui, comment certaines cellules immunitaires ayant reconnu
un corps étranger à l’organisme déclenchent une réaction immunitaire aboutissant à la production
d’anticorps.
Introduction
L’organisme, grâce au système immunitaire, protège son intégrité.
La pénétration d’un corps étranger (ou non soi) peut, après une reconnaissance, déclencher une réponse
aboutissant à la sécrétion d’anticorps : ce sont des réactions immunitaires, assurées par des cellules
spécialisées.
L’étude portera d’abord sur la reconnaissance du non soi, ensuite sur le mécanisme de la production
d’anticorps caractéristique de la réponse immunitaire à médiation humorale (RIMH).
I/ Reconnaissance du non soi et déclenchement de la RIMH :
52
L’identification du corps étranger ou antigène, est assurée par les macrophages et les lymphocytes B (LB).
Ces derniers sont des leucocytes nés dans la moelle osseuse où ils deviennent immunocompétents.
Chaque LB est caractérisé par la présence d’anticorps insérés dans sa membrane (Immunoglobulines de
surface), représentés schématiquement comme suit :
La partie variable est spécifique à un seul antigène. Cet antigène présente une partie complémentaire au
site variable de l’anticorps : c’est le déterminant antigénique ou épitope. Ainsi un LB immunocompétent
reconnaît un antigène par contact direct, ce qui l’active.
Cette phase d’activation (ou d’induction) du LB est le point de départ de la réponse immunitaire à
médiation humorale (RIMH).
Précision : Le LB peut également être activé par le contact avec l’épitope présenté par un
macrophage après phagocytose de l’antigène (cellule présentatrice de l’antigène CPA).
II/ La production d’anticorps :
Une fois le contact LB – antigène établi, le LB est sélectionné (phase d’induction). Il est alors apte à recevoir
des molécules informatives, les interleukines (IL), sécrétées par un autre type de lymphocytes activés : les
lymphocytes T4 (LT4) ou lymphocytes T auxiliaires (LTa).
La première interleukine (IL1) stimulera la multiplication du LB sélectionné (phase d’amplification) dont
une partie constituera la mémoire immunitaire (LB mémoire).
La seconde interleukine (IL2) stimulera la différenciation de la plupart des LB, issus de la phase de
prolifération, en des cellules au cytoplasme rempli de réticulum endoplasmique granuleux : les
plasmocytes. C’est la phase de différenciation.
Ces plasmocytes sont des cellules sécrétrices d’anticorps circulants, identiques aux anticorps
membranaires du LB dont ils dérivent.
53
Ces anticorps neutralisent l’antigène circulant en formant avec lui, un complexe immun.
Conclusion :
L’identification d’un antigène par les LB et les macrophages déclenche une RIMH dont les effecteurs sont
des plasmocytes libérant des anticorps circulant dans le sang. Ces derniers, après formation de complexes
immuns avec l’antigène, seront phagocytés par les macrophages ou détruits par le complément activé.
54
Exploitation de documents
55
Un à trois documents au plus, relatifs à un problème, sont proposés. Ces documents peuvent correspondre à
des comptes rendus d'expériences, des tableaux de mesures, des graphiques, des textes documentaires ou des
électronographies.
L'évaluation prend en compte la qualité de l'exploitation des documents et la pertinence des
connaissances qui en découlent.
1- Ce qu'il faut faire au brouillon:
a) D'abord analyser le sujet
- analyser attentivement les documents en notant au brouillon les arguments qu'ils donnent en fonction de la
question posée;
- Choisir parmi les informations proposées, celles qui sont en relation avec la question posée.
b) Ensuite, construire sa réponse
Grâce à l'analyse de ces documents:
- Présenter d'abord le fait expérimental (comparaison de deux courbes par exemple), le fait d'observation
(pourcentage des phénotypes recombinés par exemple).
- Ensuite indiquer la conclusion qui découle de cet argument et qui doit reprendre les mots de la question
posée pour être pertinente.
2. Les attentes du correcteur: priorité aux documents
Le correcteur regarde l'exactitude et la pertinence de votre réponse.
Mais surtout il regarde si chaque donnée tirée des documents est immédiatement accompagnée de son
interprétation biologique.
3- Les erreurs à éviter
- Mauvaise lecture de la question accompagnant le document.
- Récitation du cours sans utiliser le document pour argumenter.
- Paraphraser le document sans l'interpréter par des mécanismes biologiques.
!
56
Exercice 1 : Extrait Bac Sénégal 2013 Série S2- Noté sur 5 points
Chez les Mammifères, la pression artérielle doit se maintenir à un niveau tel que l’irrigation des différents
tissus soit assurée. Cependant, plusieurs facteurs peuvent modifier la pression artérielle dans un sens ou dans
un autre.
Examinons le cas d’une hémorragie (document 1)
1) Analysez le document 1.
(0,75 pt)
2) Déduisez-en les facteurs responsables de la variation de la pression artérielle de T0 à T2.
(0,5 pt)
Afin de préciser les mécanismes régulateurs capables de corriger les variations de la pression artérielle,
plusieurs observations et expériences ont été réalisées sur des Mammifères :
a. Chez un chien normal au repos, la fréquence cardiaque est de 80 battements à la minute.
Si on sectionne les deux nerfs pneumogastriques, la fréquence augmente et passe à
135.
b. Si on sectionne les nerfs orthosympathiques, il y a ralentissement du rythme cardiaque.
c. La section des nerfs de Cyon et de Hering entraîne une accélération du cœur.
L’excitation de leur bout périphérique est sans effet sur le rythme cardiaque.
L’excitation de leur bout central entraîne un ralentissement du cœur. Toutefois, ce dernier est supprimé si
les nerfs parasympathiques sont supprimés.
d. Le document 2 représente l’enregistrement des potentiels d’action recueillis sur une fibre du nerf de
Hering en fonction de la pression artérielle régnant dans le sinus carotidien que l’on a isolé et que l’on
perfuse au moyen d’un système permettant de faire varier la pression du liquide de perfusion.
Des potentiels analogues sont recueillis dans le cas d’une fibre du nerf de Cyon.
e. L’excitation du centre bulbaire où naissent les pneumogastriques entraîne le même effet que l’excitation
du bout central des nerfs de Cyon et des nerfs de Hering.
Le document 3 représente l’innervation d’un cœur de mammifère.
57
3) Quelle (s) information (s) vous apporte chacune des expériences précédemment décrites.
(02 pts)
4) Précisez alors la nature du mécanisme mis en jeu dans le rétablissement de la pression artérielle en cas
d’hémorragie.
(0, 25 pt)
5) En utilisant l’ensemble des informations fournies par ces expériences, résumez dans un schéma
fonctionnel simplifié le mécanisme régulateur de la pression artérielle déclenché par l’hémorragie (01,5 pt)
La réponse immunitaire spécifique
Voulant comprendre certains aspects du déroulement de la réponse immunitaire spécifique, on réalise les
expériences suivantes :
A. Dans les jours qui suivent l’injection d’une toxine X atténuée (anatoxine X) à un cobaye, on compte le
nombre de lymphocytes B (LB) et des plasmocytes (P) par millilitre de sang et on fait le dosage des
anticorps antitoxine X libres (Ac) dans le sang de ce cobaye. Le document 1 représente les résultats
obtenus.
1. Identifiez la nature de la réponse immunitaire spécifique représentée par le
document 1. Justifiez votre réponse.
(01 point)
2. Expliquez, en utilisant vos connaissances,
l’évolution quantitative des éléments représentés par
les graphes du document 1.
(01,5 point)
3. Identifiez chacune des phases A, B, C et D de
cette réponse immunitaire.
(01 point)
B. Afin de préciser les conditions nécessaires à la
production des anticorps antitoxines
X (Ac), on injecte de l’anatoxine X à trois
cobayes de même souche : un cobaye 1 normal, un
cobaye 2 thymectomisé (ayant subi une ablation du
thymus) et un cobaye 3 thymectomisé et auquel on
a injecté des lymphocytes T du cobaye 1. Après 15 jours, on prélève le sérum de chacun des trois cobayes et
le met en présence de la toxine X.
Le document 2 représente les résultats obtenus.
58
1. Expliquez les résultats obtenus.
(01,5 point)
2. Proposez une expérience qui montre la nécessité des macrophages dans la production des anticorps
antitoxines X.
(01 point)
Exercice 3: Extrait Bac Sénégal Août 2012 - Série S2 - Noté sur 5 points
Relations endocrines et reproduction des Mammifères
On se propose d’étudier un aspect du contrôle de la grossesse (ou gestation).
La mortalité embryonnaire est la plus élevée dans les premières semaines qui suivent la
fécondation ; elle l’est davantage dans le cas de techniques de reproduction assistée,
couramment utilisées actuellement (fécondation in vitro, congélation et transfert
d’embryons). Les avortements spontanés précoces sont liés, dans certains cas à des
anomalies génétiques de l’embryon, dans d’autres à une insuffisance hormonale.
C’est pourquoi les biologistes tentent d’identifier les facteurs indispensables au
développement embryonnaire, particulièrement ceux qui sont produits, au moment de la
nidation dans l’utérus, qui intervient quelques jours après la fécondation. Il n’y a pas de
menstruation à la fin du cycle fécond et le corps jaune se maintient pendant les premiers
mois de la grossesse alors que, dans un cycle non fécond, il est détruit par une substance
sécrétée par l'ovaire, la prostaglandine F2∝.
A/ Chez 35% des femmes enceintes victimes d’un avortement spontané dans les 12
premières semaines suivant la fécondation, le taux de progestérone plasmatique ne dépasse
pas 10ng/ml.
En vous aidant du document 1 suivant, formulez une hypothèse explicative de l’avortement
spontané. (0,5 pt)
59
Document 1: Taux de progestérone plasmatique au cours du cycle menstruel et de la grossesse
B/ L’ablation des ovaires est parfois nécessaire chez la femme enceinte. Pratiquée au cours
des 3 premiers mois de la grossesse, elle entraîne la perte du fœtus, alors qu’elle est sans
effet majeur sur la grossesse si elle est réalisée plus tard : elle ne provoque plus alors,
l’expulsion du fœtus ni ne perturbe la production d’œstrogènes et de progestérone.
- Quel problème soulèvent ces données concernant la femme enceinte privée d’ovaires ? (0,5
point)
C/ D’autres expériences ont été effectuées.
Expérience 1 : Chez une femme enceinte, l’injection intraveineuse de HCG pendant dix jours
en phase lutéale entraîne outre le maintien du corps jaune, des taux d’élimination urinaire des
hormones ovariennes comparables à ceux obtenus en début de grossesse.
Expérience 2 : Des effets analogues sont obtenus par injection de HCG, soit à des rates
vierges, soit à des rates privées d’hypophyse, mais aucun résultat n’est constaté chez des
rates dont les ovaires ont été enlevés.
- Quels renseignements sur l’action de la HCG, l’analyse des résultats de ces deux
expériences apporte-t-elle ? (01 point)
D/ Des expériences réalisées chez la brebis permettent de préciser l’origine de substances
telles que la HCG. On précise que chez cette espèce, le cycle ovarien est de 17 jours, le corps
jaune commençant à régresser dès le 12è jour en l’absence de fécondation.
1. Des broyats d’embryons de mouton d’âge variable sont injectés dans l’utérus d’une brebis
au 12è jour du cycle. Les résultats de cette expérience sont donnés dans le document 2
suivant.
Document 2
- : régression du corps jaune
+ : maintien du corps jaune
- Analysez le document 2. (0,5 point)
2. Si les broyats ont été chauffés ou mis au contact de protéases avant leur injection, le corps
jaune régresse quel que soit l’âge de l’embryon utilisé.
- Quelle information complémentaire cette expérience apporte-t-elle ? (0,5 point)
60
3. a) En vous appuyant sur le document 3 qui représente le schéma d’une coupe pratiquée
dans l’appareil génital de brebis, quelles hypothèses pouvez-vous formuler concernant
l’origine de la substance mise en évidence précédemment ? (0,5 point)
b) Des vésicules de trophoblaste (à l’origine du placenta) isolées à partir d’embryons de
Mouton âgés de 14 jours et séparées des boutons embryonnaires (à l’origine de
l’embryon proprement dit) maintiennent le corps jaune chez les brebis non gestantes.
- Après avoir justifié le protocole expérimental utilisé dans cette expérience, dites en quoi le
résultat vient confirmer ou infirmer vos hypothèses précédentes et en quoi il peut fournir des
renseignements sur l’origine de la HCG humaine. (01,5 point)
Exercice 4: Extrait Bac Sénégal Août 2012 - Série S1 - Noté 06 points
Relations endocrines et régulation de la pression artérielle
Une hémorragie légère entraine une baisse du volume sanguin et de la pression artérielle.
Le retour à la situation normale passe par différents processus dont le rétablissement du
volume sanguin.
Le document 1 met en évidence la relation entre la concentration sanguine de l’hormone
anti diurétique (ADH) et l’activité rénale chez l’homme.
1) A partir de l’analyse de ce document, précisez le rôle de l’ADH dans l’activité rénale.
(01point)
61
2) Le document 2 représente l’enregistrement de l’activité électrique d’un neurone
hypothalamique sécréteur d’ADH avant et après l’hémorragie.
a) Quelle information tirez-vous du document 2 ? (0,5point)
b) Quel lien peut-on établir entre l’hémorragie et la sécrétion d’ADH ? (01 point)
3) Dans la paroi de l’oreillette gauche existent des terminaisons nerveuses qui se
prolongent par des fibres gagnant l’encéphale, notamment les neurones hypothalamiques
sécréteurs d’ADH, en empruntant le nerf vague. Dans les conditions de pression sanguine
normale, des potentiels d’action parcourent en permanence ces fibres.
Dans une situation d’hémorragie, la fréquence des potentiels d’action varie en fonction du
volume sanguin selon la courbe suivante (document3).
a) Comment peut-on qualifier ces fibres nerveuses du nerf vague ? (0,5 point)
b) Quelle est la conséquence de la variation de la fréquence des potentiels d’action
parcourant ces fibres, sur l’activité électrique des neurones hypothalamiques sécréteurs
d’ADH ? (01 point)
62
4) A partir des informations apportées par les différents documents, établissez un schéma
fonctionnel résumant la régulation de la pression artérielle à la suite d’une hémorragie. (02
points
Exercice 5: Extrait Bac Sénégal 2011 - Série S2 - Noté 5points
Relations endocrines et constance du milieu intérieur
On cherche à comprendre comment le taux plasmatique de calcium ou calcémie est maintenu
relativement constant chez le chien.
A/ On étudie l’évolution de la calcémie chez le chien :
- d’une part en produisant une hypercalcémie par injection d’un sel de calcium dans le sang,
- d’autre part en injectant un produit fixant le calcium du plasma (agent chélateur) et entraînant
une hypocalcémie.
La figure 1 indique les résultats obtenus.
1) Faites une analyse comparée des deux graphiques de la figure 1. (0,5 point)
2) Quelle conclusion pouvez-vous en tirer ? (0,5 point)
B / Pour comprendre ces variations du taux plasmatique de calcium, plusieurs expériences ont été
réalisées sur des chiens.
Expérience 1
On pratique sur un chien normal l’ablation des glandes parathyroïdes (glandes accolées à la face
postérieure de la thyroïde). On observe les résultats suivants :
Expérience 2
On fait des injections d’extraits parathyroïdiens à un chien normal, et on suit l’évolution de la
calcémie chez le chien (figure 2).
63
3) Analysez les résultats de l’expérience 1. (0,5 point)
4) Quel rôle semblent jouer les glandes parathyroïdes sur la calcémie ? (0,5 point)
5) Analysez les résultats de la figure 2. En déduire le mode d’action des glandes parathyroïdes sur
l’évolution de la calcémie. (1 point)
C / On dispose de deux milieux de cultures pour réaliser les expériences 3 :
Expériences 3
- Dans l’un des milieux de culture dépourvu de calcium, on met en présence des fragments tissus
osseux. On constate que le tissu osseux n’est pas modifié.
- Dans l’autre milieu de culture dépourvu de calcium, on met en présence des fragments de tissus
osseux et de glande parathyroïde. Quelques jours plus tard on constate que ce tissu osseux
présente des lacunes de résorption (cavités) et que le milieu de culture contient du calcium.
6) Quelles informations peut-on tirer des résultats des expériences 3 ? (0,5 point)
Expérience 4
On veut connaître le mécanisme de la sécrétion de la substance active des parathyroïdes. On
réalise l’expérience suivante : on perfuse les parathyroïdes d’un chien normal A avec du sang
contenant 60mg de Ca2+/l de sang ; on recueille le sang de ce chien A, que l’on injecte à un chien
normal B. On constate que la calcémie de ce dernier passe à 130mg de Ca 2+/ l de sang.
7) A l’aide des résultats de l’expérience 4, expliquez comment est déclenchée la sécrétion de la
substance active par les glandes parathyroïdes. (0,5 point)
8) A l’aide d’un schéma fonctionnel, montrez comment est corrigée une hypocalcémie chez le
chien normal. (1 point)
!!
Relations endocrines - Régulation de la diurèse.
Le tableau ci-dessous indique les quantités habituelles d’urine émises par 24 heures par deux
sujets A et B.
Quantités d'urine émises en 24 heures
L’ingestion par le sujet A de 1 litre d’eau pure, en moins d’une demi-heure, modifie
passagèrement sa diurèse qui revient à celle initiale 3 heures après.
64
1- Précisez les modifications induites, dans le milieu intérieur par l’ingestion de cette quantité
d’eau et la réaction des reins. (1,5 point)
2- Chez le sujet B, sont injectés par voie intraveineuse, des extraits post hypophysaires. Le
volume d’urine émis est alors de 1,5 l par jour.
2.1. Quel(s) renseignement(s) pouvez-vous déduire de ce résultat expérimental ? (1,5 point)
2.2. Identifiez alors l’origine de la maladie dont souffre l’un des deux sujets du tableau précédent.
(1,5 point)
3- Schématisez le mécanisme de régulation intervenant chez le sujet A à la suite de l'ingestion de
l'eau pure (1,5 point)
Exercice 7: Immunologie
Extrait Bac Sénégal 2010 -Série S2- Noté sur 5 points
Le tableau ci-dessous représente les résultats de dosage d'anticorps dans le sang d'un nourrisson de la
naissance à 12 mois.
1) Représentez dans le même graphique les courbes d'évolution des taux d'anticorps A1, d'anticorps A2 et du
taux sanguin global d'anticorps en fonction de l'âge. La première courbe est à représenter en pointillés, la
deuxième en trait plein et la troisième avec une couleur de votre choix. (1 point)
!2) Analysez les courbes d'évolution des taux d'anticorps A1 et d'anticorps A2. (1 point)
!3) Déduisez de cette analyse l'origine probable de chacun des anticorps A1 et A2. (1 point)
!
4) La période allant du 4è au 6è mois est qualifiée de "moment critique". Comment l'expliquez-vous à partir
de l'évolution du taux sanguin global d'anticorps? (0,5 point)
!5) Chez un autre nourrisson, pour limiter les risques d'infections, on réalise deux injections d'un antigène X
entre le 3è et le 6è mois. De nouveaux anticorps apparaissent dans le sang du nourrisson. La variation des
quantités d'anticorps en fonction du temps est représentée sur le document 1 ci-dessous.
65
!5.1) Expliquez la variation des qualités d'anticorps apparus (document 1). (0,5 point)
!5.2) Représentez en pointillés sur le document 1, que vous reprendrez dans votre copie, l'allure probable de
la courbe qu'on obtiendrait si la 2ème injection renfermait aussi un antigèneY différent de l'antigène X. (0,5
point)
!
5.3) Quel caractère de l'immunité est ainsi mis en évidence? (0,5 point)
!!
Exercice 8: Extrait Bac Sénégal 2010 - Série S1
A/ Nous savons que la membrane d'un neurone au repos présente un potentiel transmembranaire stable. On
cherche à déterminer les caractères de la perméabilité membranaire à l'origine de cette différence de
potentiel. Pour cela, on procède d'abord à une analyse chimique du cytoplasme d'un axone géant et du milieu
extracellulaire mais en tenant compte seulement des cations présentant une grande différence de
concentration.
Les résultats sont indiqués dans le tableau suivant:
A l'aide d'une microélectrode implantée dans l'axone isolé et reliée à un oscilloscope, on mesure la variation
du potentiel de repos pour deux valeurs de la concentration en K+ ([K+] du milieu extracellulaire) (solution
saline contrôlée).
NB: On procède de manière que la pression osmotique du milieu extracellulaire soit inchangée.
66
1. Après avoir défini le potentiel transmembranaire, analysez les deux documents. (1,5 point)
!
2. Que peut-on tirer de cette analyse concernant l'origine du potentiel de repos? (1 point)
!
3. Sachant que ce potentiel transmembranaire est toujours constant, quelles hypothèses concernant les
caractères de la membrane peut-on formuler? (1 point)
!
B/ Grâce à un dispositif expérimental utilisant un axone géant isolé et des isotopes radioactifs de K+, on a
réussi à mettre en évidence et à mesurer le flux entrant de K+.
En faisant agir sur l'axone isolé un inhibiteur du métabolisme cellulaire (exemple: le dinitrophénol ou le
cyanure) qui fait chuter le taux d'ATP cytoplasmique, on constate une modification remarquable de ce flux
ionique.
Notons qu'un tel poison métabolique n'a pas d'effet sur le flux sortant de K+ ni sur le flux entrant de Na+.
!
1. Après analyse du document 3, quelles informations apporte-t-il sur les mécanismes de transport des ions
K+ ?
!
2. Quelle conclusion en tirez-vous?
Exercice 9: Respiration et pression artérielle.
Extrait Bac Sénégal 2009- Série S2 noté sur 05 points
A/ On cherche à découvrir un mécanisme de contrôle du centre respiratoire chez le chien.
On réalise sur deux chiens A et B l'expérience dite des "circulations céphaliques croisées": la tête du chien A
est irriguée par le sang venant du chien B et vice-versa, puis on asphyxie le chien B en le faisant respirer
dans un ballon en caoutchouc dont l'air n'est pas renouvelé. Le document 1 illustre cette expérience.
1) Indiquez l'évolution des taux de CO2 et de O2 dans le ballon en caoutchouc
au cours de l'expérience. (0,5 point)
!
2) A l'aide d'un spiromètre on enregistre la ventilation pulmonaire du chien
A. Le document 2 suivant indique le spirogramme (tracé de la ventilation
pulmonaire) du chien A, obtenu après l'asphyxie du chien B.
67
On rappelle que sur le spirogramme, les parties ascendantes du tracé
correspondent aux inspirations, et les parties descendantes aux expirations.
2.1) Analysez le document 2. (0,5 point)
2.2) Précisez la nature de la modification de la respiration du chien A après
l'asphyxie du chien B. (0,5 point)
2.3) Formulez une hypothèse relative aux facteurs responsables de la modification de la respiration du chien
A.
!
3) En examinant le document 1, indiquez la localisation du centre respiratoire du chien. justifiez votre
réponse. (0,5 point)
!
4) Quel serait l'effet d'un renouvellement de l'air dans le ballon en caoutchouc sur la respiration du chien A?
(0,5 point)
B/ On enregistre par ailleurs l'activité cardiaque et la pression artérielle générale du chien A.
1) Le document 3 présente les variations de la pression artérielle mesurée au niveau de l'artère fémorale du
chien A après l'asphyxie du chien B.
a) Analysez le document 3. (0,5 point)
b) Précisez la modification de l'activité cardiaque du chien A après l'asphyxie
du chien B. (0,5 point)
!
2) En utilisant l'ensemble de vos réponses aux questions précédentes,
expliquez comment l'asphyxie modifie d'une part la ventilation pulmonaire, et
d'autre part l'activité cardiaque. (1 point)
Exercice 10: Effets d’une greffe cardiaque sur les mécanismes d’adaptation du cœur à l’effort
Extrait Bac Sénégal 2008- Noté sur 5 points
La greffe cardiaque est la plus spectaculaire de toutes les greffes d’organes. Comme toutes les greffes,
seules les connections sanguines sont établies entre le cœur greffé et le sujet receveur.
On cherche à comprendre les effets d’une greffe cardiaque sur les mécanismes d’adaptation du cœur à
l’effort.
1) Le document 1 indique les résultats de stimulations et de section des nerfs vagues et des nerfs
sympathiques.
Document 1
68
Analysez le document 1 et déduisez-en les effets des nerfs sympathiques et des nerfs vagues sur la fréquence
cardiaque. (1 point)
2) On mesure la fréquence cardiaque, chez un sujet témoin et chez un sujet ayant subi une greffe de cœur, au
repos, pendant un exercice physique d’intensité croissante et durant la récupération.
On obtient les résultats du document 2.
Document 2
Comparez les variations de la fréquence cardiaque du sujet témoin et du sujet greffé au cours de l’exercice
musculaire puis pendant la récupération. (0,5 point)
3) Quelles hypothèses relatives aux mécanismes mis en jeu chez les deux sujets (sujet témoin et sujet greffé)
pouvez-vous formuler pour expliquer les différences constatées. (0,5 point)
4) On mesure la concentration plasmatique en catécholamines, au cours d’un exercice physique, chez un
sujet transplanté cardiaque et chez un témoin en bonne santé.
Les résultats obtenus sont ceux du document 3.
Document 3
Analysez le document 3. (1 point)
5) Le document 4 est une représentation partielle du système mis en jeu lors de la régulation à court terme,
de la pression artérielle.
69
Document 4
5.1) En utilisant les informations fournies par l’ensemble des documents 1, 2, 3 et 4, décrivez à l’aide d’un
croquis, les mécanismes mis en jeu au cours de l’exercice physique chez le sujet témoin d’une part, et
d’autre part, chez le sujet greffé. (1,5 point)
5.2) Expliquez alors les effets d’une greffe cardiaque sur les mécanismes d’adaptation du cœur à l’effort.
(0,5 point)
!
Exercice 11: Reproduction chez les mammifères
------------ -Extrait Bac 2007- Série S1- Noté sur 6 points
!
La fécondation in vitro peut être obtenue chez de nombreuses espèces de mammifères. On rappelle que son
principe est de mettre en présence dans un tube à essais, des spermatozoïdes capacités artificiellement et un
ovocyte qui a été prélevé dans l’ovaire de la femelle juste avant l’ovulation. Si les conditions sont
favorables, la fécondation a lieu.
Cette technique associée à l’expérimentation a permis des progrès importants dans la compréhension des
mécanismes de la fécondation chez les mammifères.
1. 1. Des expériences de fécondation in vitro pratiquées chez différentes espèces de mammifères ont montré
que les spermatozoïdes sont incapables de se fixer sur la zone pellucide d’un ovocyte pour le féconder, si
celle-ci a été préalablement traitée par des enzymes extraites des granules corticaux.
En utilisant vos connaissances et les données de cette expérience, expliquez le rôle joué par les granules
corticaux au cours de la fécondation chez les mammifères. (1 point)
2. 2.On a isolé dans la zone pellucide d’un ovocyte de souris une molécule, que l’on a identifiée comme étant
une glycoprotéine, et qui a été appelée ZP3. Des molécules de ZP3 sont marquées par un isotope radioactif,
et mises en présence de spermatozoïdes de souris. Ceux-ci sont autoradiographiés. On constate que la
radioactivité se trouve localisée à la surface de la tête des spermatozoïdes, au contact de la membrane
plasmique.
a) Interprétez ces résultats, puis proposez une hypothèse concernant le rôle de la molécule ZP3 au
cours de la fécondation chez la souris. (1,5 point)
b) Quel pourrait être alors le mode d’action des granules corticaux chez la souris ? (1 point)
3. 3. On a réalisé les expériences α, β et ϒ schématisés sur le document suivant.
70
a) En comparant les résultats des expériences α et β, et ceux des expériences β et ϒ, que pouvez-vous en
déduire ? (2 points)
b Les résultats sont-ils en accord avec l’hypothèse que vous avez émise à la question 2a ? (0,5 point)
Exercice 12: Activité du muscle squelettique
Extrait Bac Sénégal 2003 - Série S2 - Noté sur 5 points
Chez le chat, on a pu étudier les propriétés des unités motrices de divers muscles.
On stimule à l’aide de microélectrodes, les neurones moteurs de la moelle épinière ; un myographe permet
d’enregistrer les contractions musculaires obtenues.
L’étude des contractions de divers muscles en réponse à des stimulations d’intensité constante a permis de
distinguer deux types principaux d’unités motrices : A et B.
Une série d’expériences a permis d’obtenir les enregistrements a, b, c, d. (document 2 : a et c concernent les
unités motrices de type A ; b et d celles de type B).
1) A l’aide du document 1, définir une unité motrice. (0,5 point)
2) Analyser l’enregistrement a puis le comparer à l’enregistrement b. (01,5 point)
3) En quoi leurs caractères permettent-ils d’expliquer les enregistrements c et d ? (02 points)
4) Parmi ces deux types d’unités motrices, lesquelles seront impliquées dans les mouvements soutenus
comme la posture ? Justifier la réponse. (01 point)
71
Exercice 13: Reproduction des Spermaphytes
------------- Extrait Bac Sénégal 2001-Série S2-noté sur 5 points
!
1. Le document 1 illustre la coupe d'un organe observé chez une plante à fleurs. Le document 2 représente
un élément observé en A.
Annoter le plus complètement possible ces deux documents. (1,5 point)
2. Le document 3 représente les variations de la quantité d'ADN dans les noyaux des cellules observées en
A au cours de leur évolution.
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a) Analyser ce graphique, puis indiquer sur l'abscisse la place des cellules X et Y de A. Justifiez ces
choix. (1,5 points)
!
b) En admettant que la cellule-mère au temps t0 possède la garniture chromosomique indiquée au document
4, représenter par deux schémas les figures de division observées au temps t1 et au temps t2; (2 points)
Exercice 14: Mécanisme de la contraction musculaire
Extrait Bac Sénégal 1999 -Série S2 - Noté sur 4 points
1) - La fibre musculaire a des propriétés contractiles. Le document 1 montre une coupe
longitudinale d’une portion relâchée de cellule appartenant à un muscle strié.
Faire un schéma d’interprétation de ce document.
Document 1
2) - On veut comprendre le mécanisme de la contraction. Dans ce cadre on réalise les
observations et expériences suivantes :
a) Les fibres musculaires qui se contractent et se relâchent très rapidement ont un réticulum
endoplasmique très développé ; celles qui se contractent et se relâchent lentement ont un
réticulum endoplasmique moins développé.
b) L’injection d’ions calcium dans le hyaloplasme d’une fibre musculaire entraîne la contraction
des myofibrilles.
c) On cultive des fibres musculaires dans un milieu contenant du Calcium radioactif. Par
autoradiographie on constate que le Calcium radioactif est dans le réticulum endoplasmique
quand les fibres sont relâchées et dispersé dans le hyaloplasme quand les fibres sont contractées.
73
d) Le document 2 traduit des observations faites au cours de la contraction musculaire.
On cultive in vitro des protéines A et/ou des protéines M dans différents milieux de culture. Les
résultats des expériences sont rassemblés dans le tableau du document 3
( A = actine, M = myosine )
Document 3
2.1 - Analyser dans l’ordre ces observations et expériences.
2.2 - Quelles informations apportent-elles sur le mécanisme de la contraction musculaire ?
(Schéma à mettre )
74
Corrigés
75
Exercice1:BacS2 Sénégal2013
1.Avantl’hémorragie,lafréquencecardiaqueetlapressionartériellesontconstantes.
Aucoursdel’hémorragie,lapressionartériellediminuealorsquelafréquencecardiaqueestconstante.Peuaprès
l’hémorragie,lerythmeetl’amplitudedescontractionscardiaquesaugmententprogressivement.Lapressionartérielle
retrouvesavaleurinitiale ets’y maintient.
2.Lesfacteursresponsablesdelavariationdelapressionartérielledet0àt2sont:lavolémie etledébitcardiaque.
3. Expériencea:Lesnerfspneumogastriquessontdesnerfsmoteurs cardiomodérateurs.Ilsconstituentunevoiemotrice.
Expérienceb:Lesnerfsorthosympathiquessontdesnerfsmoteurs cardioaccélérateurs.
Expériencec:LesnerfsdeHéringetdeCyonsontcardiomodérateurs.Ilsconduisentdesinfluxnerveuxsensitifsquisont
réfléchis parlescentresbulbaires enmessagesnerveuxmoteurspassantparlesnerfsX.
Expérienced:Une élévation progressivedelapressionartérielledanslesinuscarotidienprovoqueaugmentation
proportionnelledelafréquencedespotentielsd’actionrecueillissurunefibredunerfdeHéring.Cecimontrequeles
messagespropagésparlenerfdeHéringverslebulberachidientraduisentlesvariations delapressionartérielledansle
sinus.LesterminaisonssinocarotidiennesdesnerfsdeHéringetdeCyonconstituentdesrécepteurs barosensibles.
Expériencee:ILexistedanslebulberachidiendescentresnerveuxcardiomodérateurs.
4.Lemécanismemisenjeudanslerétablissementdelapressionartérielleaprèsunehémorragieestunmécanisme
reflexe.
76
Exercice2:BacS1Sénégal2013
A. 1. La réponse immunitaire représentée au niveau du document 1 est une réponse spécifique à médiation
humorale car les effecteurs produits au cours de celle-ci sont des anticorps circulants, notamment les anticorps
antitoxine X. (01 point)
2. L’injection d’anatoxine X au cobaye provoque, après un bref temps de latence, une augmentation du nombre de LB.
Lorsque celui-ci commence à diminuer, on constate alors une augmentation du nombre de plasmocytes puis une
augmentation de la concentration des anticorps antitoxine X. (0,5 point)
Ce résultat s’explique par le fait que l’antigène du non soi qu’est l’anatoxine X, active les LB et les LT4 du cobaye, qui lui
sont spécifiques. Ces derniers sécrètent alors des interleukines qui stimulent la multiplication de ces LB puis leur
transformation en plasmocytes qui secrètent alors les anticorps antitoxine X.
(01 point)
3. Le document 1 permet d’identifier les phases ci-dessous de cette RIMH :
A : phase d’induction (ou de reconnaissance de l’antigène)
B : phase d’amplification ou de multiplication des lymphocytes B activés.
C : phase de différenciation des LB en plasmocytes
D : phase effectrice avec notamment la diminution de la concentration des anticorps ; phénomène qui s’explique par la
phagocytose des complexes immuns.
(01 point)
B. 1 - Expérience 1 : Le cobaye 1 étant normal (= témoin) possède toutes les cellules immunitaires. La formation d’un
complexe immun quand on mélange son sérum et la toxine X, montre qu’il a sécrété des anticorps antitoxine X. (0,25
point)
- Expérience 2 : L’absence d’un complexe immun montre que le cobaye 2 n’a pas sécrété d’anticorps antitoxine X ; ceci
parce qu’il n’a pas de LT. En effet le cobaye 2 est thymectomisé.
(0,5 point)
- Expérience 3 : La formation d’un complexe immun prouve que ce cobaye 3 a sécrété des anticorps antitoxine X. Ayant
reçu des LT suite à sa thymectomie, ce résultat confirme que les LT sont indispensables à la production d’anticorps.
(0,5 point)
Ces résultat expérimentaux montrent que la sécrétion d’anticorps par les LB (partie A) nécessite la présence de LT : on
parle alors de coopération entre LB et LT. (0,25 point)
2. – Pour mettre en évidence le rôle des macrophages, il faut isoler les LT, les LB et les macrophages du cobaye témoin
(cobaye 1) et les mélanger dans des tubes à essai ci-dessous :
- Tube 1 = LB + LT + anatoxine X
(0,25 point)
- Tube 2 = LB + LT + macrophages + anatoxine X.
(0,25 point)
On prélève ensuite le filtrat de chaque tube que l’on mélange avec de la toxine X. On obtient alors les résultats cidessous.
(0,25 point)
CONCLUSION
La formation d’un complexe immun étant caractéristique de la présence d’anticorps, les résultats de ces expériences
prouvent que les macrophages sont indispensables à la production d’anticorps par les LB.
(0,25 point)
77
Exercice3:BacS2Sénégal2012
A/ Analyse des données :
Le taux de progestérone plasmatique ne dépasse pas 10 ng/ml chez la femme
victime d'un avortement alors que chez la femme ayant mené une grossesse à
terme, ce taux est très élevé, passant de 20 à 160 ng/ ml de la 4è à la 42è semaine.
Hypothèse explicative de l'avortement spontané: L'avortement spontané est dû à un taux de
progestérone plasmatique trop faible.
B) Problème que soulèvent ces données concernant la femme enceinte privée d'ovaires :
Chez une femme enceinte est privée d'ovaires, un autre organe secrète les œstrogènes et la
progestérone au-delà du 3è mois.
C) Renseignements tirés de l'analyse des résultats d'expériences sur l'action de la HCG :
Expérience 1 : La HCG stimule par voie sanguine, le maintien et l'activité du corps jaune.
Expérience 2 : L'action de la HCG s'effectue sur les ovaires et ne dépend pas de l'hypophyse.
D) 1. Analyse du document 2 :
Les injections de broyats d'embryons de moutons le 12è jour du cycle, ne maintiennent la survie du
corps jaune que si les embryons sont âgés de 14 à 16 jours.
2. Information complémentaire de l'expérience : La substance active contenue dans les broyats
d'embryons est une protéine.
3. a) Hypothèses : Le document 3 montre que l'embryon est constitué du trophoblaste et du bouton
embryonnaire.
Hypothèse n°1 : La substance active est issue du trophoblaste.
Hypothèse n°2 : La substance active provient du bouton embryonnaire.
b) Justification du protocole expérimental : Cette expérience permet de tester la 1ère hypothèse
de la question précédente en recherchant si la HCG est issue ou non du trophoblaste.
Puisque des vésicules de trophoblaste d'embryons âgés de 14 jours maintiennent le corps jaune
chez les brebis non gestantes, on en déduit que ce résultat confirme la 1ère hypothèse à savoir
que la HCG est issue du trophoblaste.
Etant donné que le trophoblaste va évoluer pour donner le placenta, on peut donc en
déduire que la HCG humaine est d’origine placentaire
78
Exercice4:Bac S12012
1) Le document 1 correspond à des données relatives à des taux sanguin d’ADH d’un homme et les
volumes d’urine émis en 24 heures correspondant.
On constate que lorsque le taux sanguin d’ADH est faible, le volume d’urine émis est très important alors
que lorsque le taux sanguin d’ADH est élevé, le volume d’urine émis est très faible. L’ADH est donc une
hormone qui stimule la rétention de l’eau au niveau des reins diminuant ainsi la diurèse.
2) a) Le document 2 montre l’activité électrique d’un neurone hypothalamique sécréteur d’ADH avant et
après une hémorragie ; activité qui se matérialise par une série de potentiels d’action. Cette activité est
très faible avant l’hémorragie alors qu’après l’hémorragie la fréquence des PA au niveau de ce neurone
deviennent très élevée.
b) l’Hémorragie provoquant une forte activité électrique du neurone hypothalamique sécréteur d’ADH,
nous pouvons alors en déduire que ce dernier sécrète une importante quantité d’ADH.
L’hémorragie provoque donc une sécrétion d’ADH par ce neurone hypothalamique.
3) a) Ces fibres nerveuses du nerf vague sont des fibres sensitives. En effet elles ont une activité électrique
permanente même lorsque la pression sanguine est normale dans l’oreillette gauche ; ce qui témoigne de
leur relation directe avec des barorécepteurs auriculaires.
b) Le document 3 montre que lorsque le volume sanguin diminue, la fréquence des PA au niveau des fibres
nerveuses du nerf vague diminue. L’hémorragie provoquant une baisse du volume sanguin, l’activité
électrique des fibres du nerf vague diminue, ce qui libère les neurones hypothalamiques sécréteurs d’ADH
dont l’activité électrique augmente.
4) Schéma fonctionnel
Régulation d’une hypotension consécutive à une hémorragie
79
Exercice5:BacS2 2011
A.
1) Avant l’injection de sel de calcium ou d’un agent chélateur, la calcémie est normale. L’injection de sel de calcium
élève la calcémie à 130 % par rapport à la normale alors que l’injection d’un agent chélateur abaisse la calcémie à 85
% par rapport à la normale. 2 heures après les injections, la calcémie redevient normale et constante.
2) Puisque la calcémie redevient normale et constante au bout de 2 heures après les perturbations, on en conclut
que la calcémie est régulée.
B. 3) Dans les 2 heures qui précédent l’ablation des glandes parathyroïdes, la calcémie est constante et égale à 100
mg/l. Après ablation des glandes parathyroïdes, la calcémie diminue et passe de 95 à 70 mg/l de la 3eà la 11eheure.
4) Les glandes parathyroïdes semblent élever la calcémie.
5) L’injection d’extraits parathyroïdiens à un chien normal élève la calcémie qui passe de 100
mg/l à 180 mg/l au 4ejour. Du 4eau 6ejour la calcémie revient à la valeur normale. Du 6eau 8ejour elle passe au
dessous de sa valeur normale. Au-delà du 8ejour elle est constante et voisine de 100 mg/l.
Les glandes parathyroïdes élèvent la calcémie par l’intermédiaire d’une substance chimique véhiculée par le sang.
6) Les glandes parathyroïdes provoquent la libération de calcium par les os.
Le calcium libéré par les os élève la calcémie du milieu intérieur.
7) L’injection de sang ayant un faible taux de calcium à un chien normal élève la calcémie de ce dernier. Donc le sang
dont la teneur en calcium est inférieure à la normale déclenche, au contact de la glande parathyroïde, la sécrétion
d’hormones parathyroïdiennes hypercalcémiantes.
8)
Exercice6:BacS12011
1. L’ingestion d’un litre d’eau pure provoque chez le sujet A une augmentation de la volémie et une baisse de la
pression osmotique. (01 point)
80
Ces modifications du milieu intérieur vont entrainer une augmentation de la diurèse de ce sujet. En effet, dans de
telles situations, la rétention d’eau au niveau des reins diminue fortement. (0,5 point)
2.1. L’injection d’extraits post hypophysaires au sujet B provoque une diminution de sa diurèse qui passe de 2,5 L
/24h à 1,5 L /24h. L’hypophyse postérieure est donc un organe qui stimule la réabsorption de l’eau au niveau des
reins par voie hormonale et réduit ainsi la diurèse. (01,5 point)
2.2. La diurèse du sujet A semble normale, puisqu’elle est modifiée qu’à la suite d’une injection d’ 1 litre d’eau pure.
C’est donc le sujet B qui souffre d’une polyurie due à un déficit de sécrétion de l’hormone post hypophysaire. (01,5
point)
3.
Exercice7:BacS22010
1. Représentation graphique
2) Analyse : (01 point)
- Courbe du taux d’Ig A1:
Le taux d’anticorps A1 diminue rapidement dès la naissance et s’annule au 9ièmemois, passant ainsi de 12g/L à 0g/L.
- Courbe du taux d’Ig A2 :
A la naissance, le taux d’Ig A2 est nul. Il commence à augmenter régulièrement un mois après la naissance du
nourrisson pour atteindre de 12g/L au 12ièmemois.
81
3) Le taux d’anticorps A1 élevé à la naissance prouve que les Ig A1 sont d’origine maternelle. (0,5 point)
Le taux d’Ig A2 qui est nul à la naissance et élevé au 12ièmemois montre que les anticorps A2 sont produits par le
nourrisson. (0,5 point)
4) La période allant 4ièmeau 6ièmeest qualifié de « moment critique » pour le nourrisson car le taux global
d’anticorps est faible, ce qui rend le nourrisson vulnérable. (0,5 point)
5). 5.1- La 1ièreinjection de l’antigène X déclenche, huit jours après, une faible production d’anticorps constituant la
réponse primaire au terme d’une phase d’induction, d’une phase d’amplification puis d’une phase effectrice faisant
intervenir un nombre limité de cellules immunitaires.
La 2ièmeinjection de l’antigène X est à l’origine d’une réponse secondaire plus rapide et plus importante qui
s’explique par l’intervention des cellules à mémoire. (0,5 point)
5.2- Représentation graphique : (0,5 point)
5.3- La 2ièmeinjection renfermant l’antigène Y ne modifie pas la réponse secondaire à l’antigène X. C’est donc le
caractère spécifique de l’immunité qui est ainsi mis en évidence. (0,5 point)
Exercice8:BacS12010
A.1/ Le potentiel transmembranaire correspond à la différence de potentiel entre l’extérieur et l’intérieur de d’une
cellule vivante.
Analyse du document 1 :
Le document 1 montre les concentrations extracellulaires et intracellulaires en Na+ et K+. On constate que le milieu
extracellulaire est plus concentré en ions Na+ que le milieu intracellulaire, alors que c’est l’inverse pour les ions K+.
Analyse du document 2 :
Ce document montre la variation du potentiel de repos pour deux valeurs de la concentration en ions K+ du milieu
extracellulaire. On constate que lorsque la concentration en ions K+ du milieu extracellulaire augmente de 5 mmol/l
à 30 mmol/l, le potentiel de repos passe de – 60 mV à –30 mV.
2/ Nous pouvons déduire des analyses précédentes que c’est l’inégale répartition des ions Na+ et K+ de part et
d’autre de l’axolemme qui est à l’origine du potentiel de repos ou potentiel de membrane.
3/ Le maintien du potentiel de repos est due à une perméabilité de l’axolemme aux ions Na+ et K+, à des échanges
compensateurs de ces ions après leur diffusion à travers celle-ci.
82
B. 1/ Le document 3 montre que le flux entrant de K+ est relativement important. L’ajout de dinitrophénol est suivi
d’une chute de ce flux. Ce cation est donc échangé à travers la membrane plasmique contre son gradient de
concentration car sa concentration est plus élevée dans le milieu intracellulaire. Cet échange tendant à s’annuler en
présence d’un poison respiratoire, c’est qu’il nécessite de l’énergie : c’est un échange actif.
2/ Il y a donc en plus de la sortie des ions K+ par diffusion simple, une entrée de ce cation par un transport actif. Ce
sont ces échanges en sens opposé qui participent au maintien du potentiel de repos.
Remarque : Il en sera de même pour la diffusion simple de Na+ vers l’axoplasme et sa sortie par transport actif.
Exercice9:BacS22009
A) 1) Au cours de l’expérience, le taux de CO2augmente tandis que celui de O2diminue, dans le ballon en
caoutchouc. (0,25 point x 2)
2) 2.1 Analyse: Avant l’asphyxie du chien B, on enregistre une succession d’inspirations et d’expirations régulières
d’amplitude moyenne. Peu de temps après le début de l’asphyxie du chien B, le spirogramme du chien A présente
des inspirations et des expirations plus profondes (d’amplitude plus grande). (0,25 point x 2)
2.2 Il s’agit d’une hyperventilation pulmonaire. (0,5 point)
2.3 Hypothèse: Les facteurs responsables de l’hyperventilation du chien A seraient l’augmentation du taux de
CO2et la baisse de celui du O2 dans le sang du chien B qui irrigue la tête du chien A. (0,25 point x 2)
2) D’après le document 1, le centre respiratoire du chien est localisé dans l’encéphale. (0,25 point)
Justification: C’est la tête du chien A qui est irriguée par le sang du chien B. (0,25 point)
3) Un renouvellement de l’air dans le ballon en caoutchouc entraînerait un retour à un rythme respiratoire normal
du chien A. (0,5 point)
B) 5) 5.1) Analyse: Avant l’asphyxie la pression artérielle est constante autour de 12 cm de Hg. Après l’asphyxie du
chien B, la pression artérielle générale du chien A (mesurée au niveau de l’artère fémorale) augmente rapidement en
passant de 12 à 22 cm de Hg, puis diminue lentement jusqu’aux environs de 14 cm de Hg. (0,5 point)
5.2) Il s’agit d’une tachycardie (= accélération du rythme cardiaque). (0,5 point)
6) L’asphyxie se traduit par une élévation du taux sanguin de CO2; ce qui stimule le centre respiratoire qui donne
alors une commande conduite par les nerfs moteurs aux muscles respiratoires. L’arrivée de cette commande aux
muscles respiratoires provoque ainsi une hyperventilation par approfondissement des mouvements respiratoires.
(0,5 point)
D’autre part, la tachycardie s’explique par la stimulation des chémorécepteurs par l’élévation du taux sanguin de CO
2. L’influx nerveux ainsi créé est conduit par les nerfs sensitifs (nerf de Héring et nerf de cyon) au centre bulbaire. Il
s’en suit une inhibition du centre cardiomodérateur et une stimulation du centre cardioaccélérateur ; ce qui
provoque une tachycardie consécutive à l’arrivée de l’influx nerveux moteur véhiculé par les nerfs
orthosympathiques au cœur. (0,5 point)
83
Exercice10:BacS22008
1) Analyse du document 1 :
La fréquence cardiaque normale est d’environ 70 battements par minute. La stimulation des nerfs
vagues l’abaisse à 30 battements par minute alors que l’excitation des nerfs sympathiques l’élève
à 120 battements par minute.
La section des nerfs vagues augmente la fréquence cardiaque alors que la section des nerfs
sympathiques diminue la fréquence cardiaque.
Déduction : Les nerfs vagues diminuent la fréquence cardiaque (cardiomodérateurs) alors que les
nerfs sympathiques augmentent la fréquence cardiaque (cardioaccélérateurs).
2) Comparaison des variations de la fréquence cardiaque :
Au cours de l’exercice, la fréquence cardiaque du sujet témoin augmente plus rapidement et plus
fortement que celle du sujet greffé.
Durant la récupération, le rythme cardiaque du sujet témoin diminue plus rapidement que celui du
sujet greffé.
3) Hypothèses :
- L’adaptation rapide du rythme cardiaque du sujet témoin s’effectue par un mécanisme nerveux. L’adaptation lente du rythme cardiaque du sujet greffé s’effectue par un mécanisme hormonal.
4) Analyse du document 3 :
2.
Au repos, la concentration plasmatique de catécholamines des deux sujets est faible et
voisine de 300 pg/l.
3.
Durant l’exercice, celle du sujet greffé augmente plus rapidement et plus fortement que
celle du sujet témoin.
4.
Au cours de la phase de récupération, le retour aux valeurs de période de repos s’effectue
au bout de 45 min.
5.1) Schémas des mécanismes mis en jeu au cours de l’exercice physique :
84
5.2 La greffe supprime le mécanisme nerveux de l’adaptation du cœur à l’effort. Il subsiste un mécanisme hormonal
basé sur la sécrétion de catécholamines par la glande médullosurrénale (0.5point)
1- Le document 1 représente un neurone moteur et les différentes fibres musculaires avec
lesquelles il est en contact. La stimulation de ce motoneurone entraîne la contraction de ces fibres
musculaires. L'ensemble formé par le motoneurone et les différentes fibres musculaires qu'il contrôle
est appelé unité motrice.
2- Analyse des enregistrements a et b :
- Enregistrement a : c'est la réponse d'une unité motrice de type A à une stimulation unique. Il présente
après un temps de latence, une phase de contraction (d'une durée d'environ 20 ms) , puis une phase
de relâchement plus durable (55 ms). L'amplitude de la contraction est de 40 g et la durée totale de
la réponse, 75 ms.
- Enregistrement b : c'est la réponse d'une unité motrice de type B à une excitation. Il présente par
rapport à l'enregistrement a, un temps de latence plus long, une amplitude beaucoup plus faible
(2g), des phases de contraction et de relâchement beaucoup plus longues (durée totale : 300 ms
environ). Les unités motrices de type B sont ainsi à contraction faible et durable.
3- Le document 2 c représente la réponse d'unités motrices de type A soumises à une série
d'excitations de même intensité. Le tracé présente une phase croissante correspondant à une
augmentation de l'amplitude de la réponse due au recrutement progressif des unités motrices et
donc des fibres musculaires. Les excitations tombent au début de la phase de relâchement, il y a
fusion incomplète des secousses (tétanos imparfait). L'amplitude maximale de la réponse est
d'environ 80g et sa durée, 400 ms.
Le document 2 d représente la réponse d'unités motrices de type B à une série d'excitations de même
intensité. Le phénomène de recrutement explique la phase de croissance du tracé. La phase de
contraction de ce type d'unités motrices étant longue, les stimulations interviennent pendant cette
phase, d'où la fusion complète des secousses (tétanos parfait). L'amplitude est plus faible (5g) que
pour les unités de type A et la durée est plus longue (800 ms)
4- Les contractions soutenues sont de longue durée et d'amplitude faible. Les unités motrices de
type B qui présentent ces caractéristiques sont donc impliquées dans les mouvements tels ceux
de la posture.
1. Le document 1 correspond à une coupe longitudinale de fibre musculaire
(au m.e) qui met en évidence le sarcomère.
85
2.1- Analyse des observations et expériences:
a) Le réticulum endoplasmique intervient dans la contraction du muscle. Son abondance dans la
fibre musculaire est fonction de la vitesse de contraction de cette dernière.
b) Les ions calcium déclenchent la contraction du muscle.
c) La localisation des ions à l'intérieur ou à l'extérieur du hyaloplasme est fonction de l'état de
contraction des fibres.
d) La stimulation de l'axone est suivie d'un potentiel d'action, puis d'une augmentation du taux d'ions
calcium dans le sarcoplasme. Ces phénomènes se déroulent pendant le temps de latence qui
précède la secousse musculaire (tension de la fibre musculaire). Les résultats de la culture in vitro
des protéines A et/ou M montrent que l'utilisation importante de l'ATP se fait uniquement dans les
conditions A + M + ATP + Ca2+.
2.2- Ces analyses permettent de dégager la succession d'événements qui permettent la contraction
musculaire:
-potentiels d’action (nerveuse et musculaire, ou musculaire);
-modification de la perméabilité membranaire du réticulum et sortie des ions Ca2+;
-fixation d'un complexe ATP-myosine sur une molécule d'actine et hydrolyse de l'ATP;
-glissement des myofilaments d'actine par rapport aux myofilaments de myosine.
Ce phénomène s'accompagne d'une perte de chaleur.
86
Raisonnement Scientifique
87
La question met en jeu la capacité de pratiquer des raisonnements scientifiques et valide ainsi la
compétence méthodologique.
Elle propose des documents originaux visant à la résolution d'un problème scientifique. Le bilan des
informations tirées de l'analyse des documents permet de construire de façon argumentée une synthèse
permettant de résoudre le problème posé.
L'évaluation prend en compte la précision de l'analyse, la rigueur du raisonnement et la qualité de la
synthèse des conclusions. Les connaissances sont utiles pour comprendre les documents, mais ne
constituent pas un objet d'évaluation. Cette évaluation des compétences dans la pratique du raisonnement
scientifique concerne:
!
!- la saisie des données
- l'analyse et la mise en relation de ces données
- la formulation d'un problème scientifique
- l'élaboration d'hypothèses- la conception de protocoles expérimentaux
- l'analyse pertinente de résultats d'expériences- l'interprétation de ces résultats
- la conclusion (réponse au problème formulé).
Elle doit aboutir à la réalisation d'une synthèse à partir des informations fournies et éventuellement de
connaissances plus larges et/ou à l'élaboration d'un schéma fonctionnel qui met en évidence des liens
dynamiques entre structures biologiques ou encore à la représentation du fonctionnement régulé et
hiérarchisé de l'organisme.
1- Ce qu'il faut faire au brouillon!!
a) D'abord, analyser le sujet
- Analyser attentivement les documents et noter au brouillon les informations utiles pour résoudre la
question posée;
- Poser le problème biologique à partir des informations recueillies.
b) Ensuite, construire la réponse
- formulation d'hypothèses, analyse des données, interprétation, conclusion......
- illustrer si nécessaire par un schéma de synthèse bien soigné. !
88
Exercices corrigés pour certains
Exercice 1 : Bac S2 2013- Noté sur 8 points
Hérédité humaine
Les arbres généalogiques suivants montrent la transmission dans deux familles, d’une maladie héréditaire.
1) Le gène allèle responsable de la maladie est-il dominant ou récessif ? Justifiez votre réponse.
(01 pt)
2) Le gène allèle responsable de la maladie est-il localisé sur un autosome ou sur un gonosome ?
En utilisant les informations issues des deux arbres généalogiques, envisagez et discutez chaque éventualité.
(02,25 pts)
3) Le tableau ci-dessous montre la descendance de pères ou de mères atteints mariés à des conjoints sains.
Quelle précision l’étude du tableau précédent apporte-t-elle sur le mode de transmission du
gène responsable de la maladie ?
(01,5 pt)
4) Indiquez le ou les génotypes possibles des individus de la famille B. (01,75 pt)
5) Quelle serait la probabilité d’avoir un enfant atteint pour un couple dont le mari et la femme
sont atteints mais le père de la femme est sain ? (01,5 pt)
L’hypercholestérolémie est une maladie héréditaire consistant en un taux excessif de
cholestérol dans le sang. Dans toutes les populations humaines, on trouve trois catégories
d’individus :
- ceux à risque très élevé (RE) développent dès l’enfance une athérosclérose fulminante et
meurent souvent d’infarctus du myocarde avant l’âge de quinze ans ;
- ceux à risque moyen (RM) sont atteints assez tôt d’athérosclérose et souvent frappés
d’infarctus du myocarde vers la quarantaine ;
89
- les autres sont à risque faible (RF).
Le cholestérol, substance non protéique indispensable aux cellules, est transporté dans le sang
par plusieurs molécules. Les LDL (Low Density Lypoproteine = protéine +cholestérol) assurent
les trois quart de ce transport. Chaque LDL se fixe sur un récepteur spécifique de nature
protéique, placé sur la surface des cellules. Celui-ci fait alors pénétrer la LDL dans la cellule où
le cholestérol est utilisé.
Le tableau ci-dessous résume, de façon simplifiée la variation de quelques paramètres selon les
trois catégories d’individus.
1. En partant de l’hypothèse la plus simple (un gène à deux allèles seulement, non lié au sexe),
et en justifiant la réponse, indiquez s’il y a un phénomène de dominance-récessivité ou de
dominance intermédiaire.
(01 point)
2. Compte tenu de la réponse à la question N°1, identifiez, parmi les trois catégories
d’individus, les homozygotes et les hétérozygotes.
(01,5 point)
3. a) Comment peut-on expliquer « génétiquement » la naissance des individus appartenant à la
catégorie RE ?
(0,5 point)
b) Pour un couple qui peut donner naissance à des individus RE, quelle est la probabilité
d’avoir effectivement des descendants RE ?
(0,5 point)
c) Quel lien existe-t-il entre la probabilité déterminée à la question 3-b et la fréquence des
individus RE indiquée dans le tableau ?
(01 point)
4. Précisez si ce gène est responsable de la présence des LDL ou de leur récepteur.
Justifiez votre réponse.
(02 points)
5. Comment l’expression de ce gène chez les individus RE induit-elle les différents symptômes
de la maladie ?
(01,5 point)
Hérédité et génétique
A / Chez une plante à sexes séparés appelée lychnis, la détermination du sexe est de type XY. Un gène lié au
sexe contrôle la taille des feuilles : l’allèle dominant B est responsable des grandes feuilles et l’allèle récessif
b est responsable des petites feuilles. Les grains de pollen qui portent l’allèle récessif ne sont pas viables.
1 - Donnez les phénotypes et les génotypes des parents ainsi que ceux de leur descendance directe dans les
deux croisements suivants :
a. Plant femelle hétérozygote à grandes feuilles X plant mâle à petites feuilles. (01,25 point)
b. Plant femelle hétérozygote à grandes feuilles X plant mâle à grandes feuilles. (01,25 point)
2 - Quel est le croisement qui donnerait uniquement des plants mâles tous à grandes feuilles ?
Justifiez votre réponse. (01,5 point)
90
B / Chez le maïs, on réalise un croisement entre individus de lignées pures : un maïs à grains pleins
et albumen coloré croisé avec un maïs à grains rétractés et albumen non coloré.
1 - En pratique, quelles précautions faut-il prendre lorsque les plants de maïs fleurissent pour être certain de
réaliser le croisement désiré ? (0,75 point)
2 - La F1 est homogène. Elle est à grains pleins et à albumen coloré. Que peut-on en déduire ?
(0,25 point)
3-. Les plants issus de la germination des grains de la F1 font l’objet d’un croisement avec des
plants résultant de la germination de grains rétractés et albumen non coloré. La descendance comprend :
- 149 grains rétractés et à albumen coloré ;
- 4035 grains rétractés et à albumen incolore ;
- 152 grains pleins et à albumen incolore ;
- 4032 grains pleins et à albumen coloré.
a. Expliquez les résultats numériques obtenus et réalisez l’échiquier de croisement qui rend compte des
résultats obtenus. (01,5 point)
b. Estimez la distance séparant les gènes qui déterminent les caractères étudiés et construisez la
carte factorielle. (01,5 point)
Hérédité humaine
Soient deux maladies M1 et M2 dont la transmission de chacune est décrite
respectivement par les documents 4 et 5. Ces maladies sévissent respectivement dans les
familles A et B.
1. Par un raisonnement rigoureux, faites une étude des modes de transmission de ces
maladies (dominances et localisations chromosomiques). (04 points)
91
La fille 12 de la famille A épouse le garçon 17 de la famille B. Leurs familles respectives
leur prédisent une descendance directe où les maladies M1 et M2 seront très fréquentes.
2. Sachant que chacune des familles est totalement épargnée de la maladie de l’autre,
discutez cette prédiction. (04 points)
NB : pour chaque gène, l’allèle « malade » sera symbolisé par « M » ou « m » et l’allèle
« sain » par « S » ou « s » selon qu’ils sont dominants ou récessifs.
Vous préciserez pour chaque lettre l’indice 1 pour la maladie M1 et l’indice 2 pour
la maladie M2.
Les canaris de type sauvage sont des oiseaux ayant un plumage verdâtre avec du noir sur les
ailes et la queue. On connaît aujourd’hui chez les canaris une grande variété de plumages
résultant de mutations.
PARTIE I
Selon l’aspect du plumage, les canaris peuvent être dorés ou argentés:
- le croisement de canaris argentés entre eux donne toujours 2/3 de canaris argentés et 1/3 de
canaris dorés. On remarque que certains œufs ne parviennent pas à l’éclosion.
- le croisement de canaris dorés avec des canaris argentés donne une descendance composée
de 50% de canaris argentés et 50% de canaris dorés.
Interprétez les résultats obtenus et donnez le génotype des différents individus de ces deux
croisements. (1,5 point)
PARTIE II
Selon la couleur du plumage, les canaris peuvent être de type isabelle, agate, bronze ou brun.
Ces différentes colorations sont dues à deux gènes :
- un gène est responsable de la présence ou non de la couleur noire (les allèles correspondants
seront notés : n+ pour la présence de noir et n pour l’absence de noir),
- un autre gène est responsable de la présence ou non de la couleur brune (les allèles
correspondants seront notés : b+ pour la présence de brun et b pour l’absence de brun).
A/ On réalise des croisements entre des canaris de type agate et des canaris de type isabelle. Le
plumage de ces oiseaux ne présente pas de couleur brune, la seule différence est la présence ou
non de la couleur noire.
- Le type agate présente un plumage avec du noir.
- Le type isabelle a un plumage sans couleur noire.
Deux croisements de canaris de lignée pure donnent les résultats suivants :
- Des canaris femelles de type isabelle sont croisés avec des canaris mâles de type agate.
92
On obtient 100% de canaris de phénotype agate.
- Des canaris mâles de type isabelle sont croisés avec des canaris femelles de type agate.
On obtient 50% de canaris mâles de phénotype agate et 50% de canaris femelles de phénotype
isabelle.
1) En utilisant les symboles n+ et n, b+ et b, écrivez le phénotype agate et le phénotype isabelle.
(0,5 point)
2) En comparant les résultats des deux croisements, émettez une hypothèse sur la localisation
chromosomique des gènes responsables du phénotype agate et du phénotype isabelle. (01 point)
3) Interprétez alors les résultats des deux croisements en précisant les génotypes et les
phénotypes des individus. (01,5 point)
B/ On croise maintenant des canaris de phénotype isabelle et des canaris de phénotype bronze.
La couleur du plumage de ces oiseaux diffère par la présence ou non de la couleur noire et la
présence ou non de la couleur brune.
- Le type bronze est dû à la présence simultanée de la couleur noire et de la couleur brune.
- Le type isabelle correspond à un plumage sans couleur brune.
L’allèle b+ responsable de la couleur brune est dominant. Le croisement de deux lignées pures de
canaris : canaris mâles de type isabelle et canaris femelles de type bronze donne 50% de canaris
mâles de phénotype bronze, 50% de canaris femelles de phénotype isabelle.
Donnez le génotype des parents puis construisez l’échiquier de croisement permettant de vérifier
les résultats obtenus. (02 points)
C/ On réalise le croisement d’un canari femelle au plumage isabelle et doré avec un canari mâle
au plumage bronze et argenté.
En utilisant vos réponses dans les parties I et II, écrivez les génotypes possibles des canaris
croisés. (01,5 point)
Immunologie.
La phase de primo-infection par le virus du SIDA (le VIH) est suivie d’une période très variable de
quelques mois à quelques années, durant laquelle aucun symptôme n’apparaît : on parle de
porteur asymptomatique. Le sujet peut ensuite développer toute une série d’infections et de
tumeurs, constituant dans sa forme la plus grave le SIDA, conséquence d’une atteinte profonde
des défenses immunitaires.
On se propose d’en étudier certains aspects.
93
1- Après prélèvement chez un individu parfaitement sain, on effectue des cultures de lymphocytes
B (dont la maturation s’est effectuée dans la moelle osseuse), et de lymphocytes T (dont la
maturation s’est effectuée dans le thymus), en présence de macrophages et d’antigènes divers.
Dans une première série d’expériences, l’antigène présenté est le virus d’Epstein-Barr (EBV).
Document 1 : Résultats des cultures en présence du virus d’Epstein-Barr
+++ : Présence du paramètre étudié ; 0 : absence du paramètre étudié
1.1 Quelle(s) conclusion(s) pouvez-vous tirer de l'analyse du document 1 ? (01,5 point)
1.1.
Dans une deuxième série d’expériences, l’antigène présenté est une substance extraite d’une
plante, le Pokeweed (voir document 2).
Document 2 : Résultats des cultures en présence de l’antigène pokeweed
1.2. Quelle(s) conclusion(s) tirez-vous de l’analyse du document 2 ? (01,5 point)
2- On renouvelle les expériences 1 et 5, mais en ajoutant un extrait d’une culture de cellules
infectées par le VIH.
94
Document 3 : Résultat des cultures avec un extrait de culture de cellules infectées par le VIH.
2.1. Analysez précisément ces expériences. (01 point)
2.2. Quelle hypothèse pouvez-vous alors formuler quant au mode d’action du VIH sur le système
immunitaire ? (01,5 point)
2.3. La culture d’un mélange de lymphocytes T4 et T8 extraits d’un ganglion lymphatique de
malade atteint du SIDA a permis la production du virus VIH. Mais rapidement la population de
cellules décline et la production de virus diminue. Elle reprend si on ajoute des lymphocytes T4
venant d’un individu sain, puis s’arrête à nouveau.
On n’obtient pas ces résultats en introduisant des lymphocytes T8.
2.3.1. En quoi ces données confirment-elles l’hypothèse précédente ? (01,5 point)
2.3.2. Quelles nouvelles informations apportent-elles ? (01 point)
Exercice 7: Les relations endocrines
-------------- Extrait Bac Sénégal 2010 - Série S2 - Noté sur 3,5 points
Diverses observations ont été réalisées sur des sujets malades :
-Le malade présente une pigmentation exagérée de la peau et des muqueuses. A cette mélanodermie
s'ajoutent de nombreux troubles métaboliques graves, souvent mortels.
- A l'autopsie on découvre des destructions pathologiques au niveau des capsules surrénales.
(Voir document 1 ci-dessous)
!
- L'administration d'un extrait actif de corticosurrénale est capable d'améliorer l'état des malades.
Par ailleurs de nombreuses expériences effectuées sur différents animaux ont donné les résultats suivants:
a) L'hypophysectomie entraîne une atrophie des glandes surrénales.
!
b) L'administration prolongée d'extraits cortico-surrénaliens a des effets tout à fait comparables à ceux de
l'hypophysectomie.
!
c) La surrénalectomie unilatérale est suivie par une hypertrophie compensatrice de la glande surrénale restée
en place, tandis que certaines cellules de l'hypophyse antérieure présentent des signes d'hyperactivité.
!
d) La section A de la tige hypophysaire (document 2) entraîne une atrophie notable du cortex surrénal. Des
lésions pratiquées au niveau de l'hypothalamus provoquent les mêmes effets et, en outre, elles s'opposent à
l'hypertrophie compensatrice habituellement consécutive à la surrénalectomie unilatérale.
1/ Analysez chacun des résultats a, b, c et d puis établissez les corrélations physiologiques entre les
différents organes impliqués dans ces expériences. (1,5 points)
!
2/ Faites un schéma fonctionnel en faisant apparaître les mécanismes mis en jeu, en représentant les
différents organes par des rectangles. (1 point)
!
3/ On a isolé des extraits de l'hypophyse antérieure, chez différentes espèces, un polypeptide désigné par le
95
symbole ACTH.
!
-Le taux de cette substance augmente dans le sang des animaux soumis à la surrénalectomie.
-Il a été constaté que la teneur en ACTH était également supérieure à la moyenne dans le sang des malades.
A partir de ces nouvelles données, précisez les causes de cette maladie et complétez votre
schéma fonctionnel. (1 point)
!!
Exercice 8: Hérédité et génétique
-------------- Extrait bac Sénégal- Série S2 noté sur 4,5 points
!
L'analyse comparée du caryotype du chimpanzé et du caryotype humain a montré que les
chimpanzés ont 48 chromosomes alors que l'Homme a 46 chromosomes.
Des techniques appropriées ont permis de faire apparaître des bandes sur ces chromosomes et de
les comparer de manière précise.
!
1/ La figure 1 (ci dessous) permet de comparer les chromosomes n°2 de l'Homme avec les
chromosomes n°2 du chimpanzé dont il existe deux types différents notés_ n°2p et n°2q.
!
a)Quel constat se dégage de la comparaison des chromosomes n°2p et n°2q du Chimpanzé au
chromosome n°2 de l'Homme? (0,5 point)
!
b) A partir de cette comparaison, formulez une hypothèse permettant d'expliquer le passage du
caryotype à 48 chromosomes du Chimpanzé au caryotype à 46 chromosomes de l'Homme.
(0,75 point)
!
La figure 2 représente deux "couples" chromosomiques: (M,M) et (P,P) appartenant au
caryotype d'un sujet à 48 chromosomes (sujet "normal" appartenant à la forme ancestrale),
tandis que la figure 3 représente un "couple" chromosomique : (M,Mp) et un chromosome (P)
appartenant au caryotype d'un sujet à 47 chromosomes (sujet dit "transloqué").
D'après la nature du chromosome transloqué Mp, deux types de disjonctions peuvent apparaître
au cours de la méiose entraînant deux combinaisons chromosomiques en relation avec le nombre
impair de chromosomes du sujet transloqué.
96
!
2/En utilisant uniquement les lettres M, Mp et P relatives aux chromosomes de la figure 3,
indiquez les quatre types de gamètes qu'un sujet transloqué peut produire. (0,5 point)
!
3/ Etudions à présent le croisement de deux sujets transloqués. En utilisant les quatre types de
gamètes trouvés précédemment, faites un échiquier de croisement permettant de préciser les
caryotypes de la descendance d'un tel croisement. (1 point)
!
4/ Un patrimoine chromosomique est considéré comme anormal s'il renferme un chromosome
en excès ou s'il lui manque un chromosome dans son caryotype.
En supposant que les descendants possédant un patrimoine chromosomique anormal ne sont pas
viables, déterminez la descendance viable issue du croisement de deux sujets transloqués. (1
point)
!
L'analyse de cette descendance viable permet-elle de valider ou de rejeter votre hypothèse
formulée à la question 1/b? Justifiez.
------------ Extrait Bac Sénégal 2010- Série S1- Noté sur 8 points
Madame D a des oreilles normales et trouve un goût amer à une substance, la P.T.C. ; elle est dite "goûteur".
Son mari trouve cette substance sans saveur, il est dit "non goûteur" et par contre, il présente comme ses
deux frères une hypertrichose des oreilles, c'est-à-dire qu'ils ont des touffes de poils dans l'oreille. Le père de
Madame D est "goûteur" et a des oreilles normales, sa mère est "non goûteur" et a des oreilles normales. Le
père de Monsieur D est "goûteur" et présente une hypertrichose des oreilles, sa mère est "goûteur" et a des
oreilles normales. Monsieur D et Madame D ont trois enfants: une fille "non goûteur" à oreilles normales et
deux garçons présentant tous les deux l'hypertrichose, l'un est "goûteur" et l'autre "non goûteur".
1. Construisez l'arbre généalogique en utilisant les symboles suivants: (2,5 points)
97
2. Des deux allèles concernant l'aptitude à "goûter" la P.T.C., quel est celui qui est récessif? justifiez votre
réponse. (1 point)
!
3.a) Quelles remarques peut-on faire en ce qui concerne la transmission du gène responsable de la pilosité
des oreilles? (1 point)
b) Proposez une hypothèse vraisemblable quant à la localisation de ce gène. (1 point)
!
4. A l'aide d'un échiquier de croisement, donnez tous les cas d'union possibles entre les gamètes de Monsieur
D et ceux de Madame D. On précise que le gène "aptitude à goûter" est autosomal. (0,5 point)
!
5. Quelle probabilité y a-t-il pour qu'un enfant de ce couple ait : (2 points)
---a- Le génotype de sa mère?
---b- Le génotype de son grand-père paternel?
---c- Le génotype de sa grand-mère maternelle?
---d- Le génotype de sa grand-mère paternelle?
Exercice 10: Hérédité humaine : Quelques anomalies génétiques
Extrait Bac Sénégal 2009- Série S2- Noté sur 8 points
Première partie :
On se propose d’étudier quelques anomalies chromosomiques connues dans l’espèce humaine.
A/ La figure 1 montre les chromosomes étalés d’une cellule humaine normale, fixée lors d’une étape de la
gamétogenèse.
1) A partir de l’examen de la figure 1, précisez cette étape de la gamétogenèse ainsi que le sexe du sujet.
Justifiez vos réponses. (01 point)
2) En vous référant à la figure 2 qui représente le schéma d’interprétation de la structure A contenue dans la
figure 1, et en utilisant des couleurs différentes, schématisez les aspects de chromosomes obtenus à la fin de
chacune des divisions de méiose. (0,5 point)
B/ On s’intéresse par ailleurs à quelques caryotypes anormaux.
3) Le syndrome de Down :
Les individus atteints de cette anomalie présentent les symptômes suivants : petite taille, tête ronde, visage
large, arriération mentale, etc. Ils sont féconds.
98
La figure 3 montre le caryotype d’un individu présentant ce syndrome.
3.1) Que déduisez-vous de l’analyse complète de ce caryotype ? (0,5 point)
3.2) On pense que le syndrome de Down résulte d’une anomalie qui s’est produite au cours de la
gamétogenèse. Sachant que les deux parents sont normaux, expliquez avec des schémas à l’appui, comment
cette anomalie a pu apparaître chez le sujet.
NB : On ne considèrera que les chromosomes de la 21ème paire et les gonosomes. (01 point)
4) Les syndromes de Turner et de Klinefelter :
Les personnes atteintes du syndrome de Turner sont de sexe féminin mais ne possèdent qu’un seul
chromosome à la 23e paire. Elles présentent entre autres symptômes, l’absence d’hormones ovariennes et un
faible développement des caractères sexuels secondaires.
Les personnes atteintes du syndrome de Klinefelter sont de sexe masculin et possèdent un chromosome X
surnuméraire. Elles présentent les symptômes suivants : testicules atrophiés, arriération mentale, etc.
Ecrivez la formule chromosomique d’un sujet atteint du syndrome de Turner et d’un sujet atteint du
syndrome de Klinefelter. (0,5 point)
Deuxième partie :
On se propose maintenant d’examiner quelques faits d’hérédité liés à ces anomalies.
C/ Les globules rouges de certaines personnes possèdent un agglutinogène (antigène) dont la synthèse est
commandée par un gène « g ».
Si l’on transfuse le sang de ces personnes à d’autres personnes qui ne possèdent que l’allèle ga du même
gène, il se produit une légère agglutination.
5) Chez les individus présentant un caryotype normal, quand le père a le phénotype [ga] et la mère le
phénotype [g], les fils ont toujours le phénotype [g] et les filles le phénotype [ga].
Quand la mère a le phénotype [ga] et le père le phénotype [g], les fils comme les filles peuvent avoir l’un ou
l’autre phénotype.
99
A l’aide d’un raisonnement rigoureux, précisez quel est le chromosome porteur du gène « g »puis
déterminez la relation de dominance entre les allèles g et ga, et expliquez les résultats obtenus. (01,5 point)
6) Un homme atteint du syndrome de Klinefelter a le phénotype [ga]. Son père a le phénotype [ga] et sa
mère le phénotype [g].
6.1) Quel parent a produit le gamète défectueux ? Justifiez votre réponse. (0,75 point)
6.2) A quelle étape de la gamétogenèse a pu se produire l’anomalie ? (0,25 point)
6.3) Quelle serait votre réponse à la question 6.1 si le malade avait présenté le phénotype [g], les
phénotypes parentaux restant identiques ? Justifiez votre réponse. (0,5 point)
D/ 7) Une femme atteinte du syndrome de Turner est en même temps daltonienne. On rappelle que le
daltonisme est une anomalie de la vision des couleurs commandée par un gène porté par le chromosome X.
7.1) Comment expliquez-vous l’apparition de la maladie chez cette femme sachant qu’aucun de ses parents
n’est daltonien ? (0,5 point)
7.2) Comment expliqueriez-vous l’apparition de la maladie chez cette femme si son père est lui-même
daltonien tandis que sa mère a une vision normale des couleurs ? (0,5 point)
8) Enfin la situation suivante a été observée de manière exceptionnelle : chez des jumelles vraies, il peut
arriver, dans des cas très rares, qu’une seule d’entre elles soit atteinte. On rappelle que les jumeaux vrais
sont issus d’un zygote unique qui, au cours du développement embryonnaire, se scinde et donne naissance à
deux embryons.
Expliquez alors comment, dans ces cas très rares, qu’une seule des jumelles vraies soit atteinte du syndrome
de Turner. (0,5 point)
-----------Extrait Bac Sénégal 2009- Série S1
Diverses expériences ont été réalisées sur quelques aspects de la physiologie des capsules
surrénales (glandes surrénales), situées au dessus des reins.
!1)- Chez des animaux sur lesquels on a réalisé une ablation totale des glandes surrénales, on a
constaté une baisse de la volémie et par conséquent une baisse de la pression artérielle?
Formulez une hypothèse permettant d'expliquer ces résultats.
!2)- La mise en parabiose (suture des parois latérales) d'un chien normal et d'un chien
surrénalectomisé entraîne la disparition des troubles évoqués précédemment chez le chien
surrénalectomisé.
Que pouvez vous en déduire quant au mode d'action des glandes surrénales?
!
!3)- Les résultats d'analyse de plasma sanguin et d'urine de mammifères sont regroupés dans le
tableau suivant:
100
Quelles autres informations vous apportent ces données sur les conséquences d'une
surrénalectomie totale?
!
4)- On mesure le taux d'aldostérone sécrété par la glande surrénale d'un sujet dont on fait varier
les taux sanguins de K+ et de Na+.
Les résultats de cette expérience figurent dans les tableaux a et b suivants.
Tableau A
!
Tableau B
4.1) Tracez les deux courbes de variations de la sécrétion d'aldostérone: l'une en fonction du
taux de Na+ et l'autre en fonction du taux de K+.
4.2) Que pouvez vous déduire de l'analyse de ces courbes?
!
!5)- On a constaté que la diminution du taux sanguin de Na+ déclenche la sécrétion par le rein
d'une enzyme appelée rénine.
- Cette substance injectée à un sujet entraîne l'apparition dans le sang d'une hormone,
l'angiotensine.
- L'injection de cette hormone à un sujet normal entraîne une hausse du taux d'aldostérone.!
A partir de ces expériences, montrez l'enchaînement des événements qui conduisent à la
libération d'aldostérone.
6)- On sait par ailleurs qu'une réabsorption de Na+ s'accompagne d'une rétention d'eau par le
rein.
Cette information permet-elle de valider l'hypothèse formulée à la question 1?
Justifiez votre réponse.
Exercice 12 : Action de l'ecstasy (drogue) sur le système nerveux
Extrait Bac Sénégal 2008- Série S2 -Noté sur 8 points
Première partie: (5,5 points)
101
L’ecstasy est une drogue de synthèse, dérivée d’une amphétamine. Sa consommation donne des
effets variables chez l’homme. Si la quantité d’ecstasy ingérée est limitée, le consommateur est
euphorique, loquace et ressent un bain de bonheur. Cette phase peut durer deux à quatre heures
selon la dose d’ecstasy consommée et selon la sensibilité de l’individu. Il s’en suit une période
de trouble marqué par un abattement profond pouvant conduire à une dépression nerveuse.
Les résultats expérimentaux suivants permettent de comprendre le mode d’action de l’ecstasy.
A/ Les premiers résultats expérimentaux sont des enregistrements effectués sur un neurone à
dopamine à la suite de stimulations portées sur un neurone à sérotonine. (document 5)
Document 5
Document 6
1) A quoi correspondent les enregistrements obtenus en E1 et en E2 (document 6) pour les différentes
stimulations ? (1 point)
2) Quels liens peut-on établir entre les enregistrements obtenus en E2 et ceux obtenus en E1. (0,5 point)
3) Formulez une hypothèse permettant d’expliquer les différences entre les enregistrements obtenus en E1.
(0,5 point)
4) On injecte dans la fente synaptique F une substance X qui émet de la lumière en présence de sérotonine.
En portant en S les stimulations d’intensités I1 et I2, on obtient une illumination plus importante avec I2.
4.1) Interprétez ces résultats. (0,25 point)
4.2) Déduisez-en le rôle de la sérotonine (0,25 point)
4.3) Ces résultats vous permettent-ils de confirmer l’hypothèse formulée en 3) ? Justifiez votre réponse. (0,5
point)
B/ Les seconds résultats expérimentaux sont regroupés dans le tableau ci-dessous :
102
NB : Le nombre de + indique l’importance du phénomène.
5) Indiquez les effets de l’ecstasy de zéro à quatre heures après sa prise sur le neurone à
sérotonine, puis au-delà de quatre heures. (1 point)
6) Utilisez votre réponse précédente pour expliquer les variations du paramètre mesuré au
niveau du neurone à dopamine. (0,5 point)
7) Quelles relations peut-on établir entre les effets de l’ecstasy sur les différents neurones et les
états d’euphorie puis de dépression consécutifs à la consommation d’ecstasy ? (1 point)
Deuxième partie : (2,5 points)
On croise deux variétés pures de plantes P1 et P2, différentes par la couleur de leurs graines à
albumen.
Par autofécondation, la variété P1 produit des graines dont l’albumen et le germe sont de couleur
rouge tandis que la variété P2 produit des graines dont l’albumen et le germe sont de couleur
blanche.
1er croisement :
On dépose le pollen issu de la variété P1 sur les stigmates des fleurs d’individus de la lignée P2.
On obtient des graines à albumen rose clair et à germe rose.
2eme croisement :
On dépose du pollen issu d’individus de la variété P2 sur le stigmate de fleurs d’individus de la
variété P1.
On obtient des graines à germe rose et à albumen rose foncé.
1) Dans l’hypothèse où le gène responsable de la couleur des graines est autosomal avec deux
allèles, déterminez la relation de dominance entre les allèles « blanc » et « rouge ». Justifiez
votre réponse. (0,5 point)
2) Faites une interprétation chromosomique des résultats de chacun des deux croisements. (1,5
point)
3) Expliquez alors les différences de couleurs constatées au niveau de l’albumen des graines
issues des deux croisements.
------------- -Extrait Bac Sénégal 2008- Série S1- Noté 8 points
La drépanocytose ou anémie falciforme est une affection grave caractérisée par un aspect anormal des
hématies qui prennent une forme de faucille. Ces hématies renferment une hémoglobine anormale, dite Hbs.
Cette molécule présente une anomalie dans la séquence des acides aminés au niveau de la Chaîne β, par
rapport à celle de l’hémoglobine normale HbA.
103
La drépanocytose est une maladie héréditaire. Elle est déterminée par l’allèle « s ». L’allèle « s » étant la
forme mutée de l’allèle normale du gène responsable de la synthèse de la chaîne β de l’hémoglobine.
1. Le document 1 ci-dessous présente un arbre généalogique d’une famille dont certains membres sont
atteints par cette affection.
a) En utilisant les renseignements fournis par ce document, démontrez si l’allèle s responsable de la maladie
est dominant ou récessif. (1 point)
b) L’allèle est-il transmis par un gonosome ou par un autosome ?
---Justifiez votre réponse (1,5 point)
c) Ecrivez les génotypes du couple I1, I2 et de leurs enfants.
d) Calculer la probabilité pour le couple I1, I2 d’avoir des enfants malades.
---Justifiez votre réponse. (1 point)
2. Les protéines sont des molécules qui, déposées sur une bande de cellulose et soumises à un champ
électrique, migrent à des vitesses différentes en fonction de leur charge électrique. Cette technique, ou
électrophorèse, peut ainsi être utilisée pour séparer les diverses hémoglobines notamment HbA et Hbs. Le
document obtenu s’appelle un protéinogramme.
Les parents I1, I2 et leurs enfants ont « subi » ce test. Les protéinogrammes obtenus pour chacun d’entre eux
sont représentés sur le document 2.
a) Ces résultats confirment-ils votre réponse à la question 1.a ? (1,75 point)
b) Dans quels cas les génotypes écrits à la question 1.c sont-ils confirmés ou précisés ?
---Justifiez votre réponse. (1 point)
------------ Extrait Bac Sénégal 2007- Série S2- Noté 8 points
A/ (3,25 points)
Chez une espèce d’insectes, on réalise deux croisements entre deux races pures, différentes par la couleur
des yeux. Les résultats obtenus sont les suivants :
104
Parent femelle à œil rouge brique x Parent mâle à œil blanc donne :
100% de F1 à œil rouge brique
Parent femelle à œil blanc x Parent mâle à œil rouge brique donne :
50% de F1 femelle à œil rouge brique
50% de F1 mâle à œil blanc
1. Que peut-on déduire des résultats du premier croisement ? (0,5 point)
2. Quelle hypothèse les résultats du deuxième croisement permettent-ils de formuler quant à la
localisation -----chromosomique du gène responsable de la couleur de l’œil ? (0,75 point)
Les caryotypes de la femelle et du mâle de cette espèce sont représentés ci-dessous :
3. En quoi l’examen de ces caryotypes permet-il d’appuyer l’hypothèse formulée précédemment à la
question ---1..2 ? (1 point)
4. Donnez les génotypes des parents et des hybrides F1 dans chacun des deux croisements réalisés. (1 point)
B/ (4,75 points)
Première partie : Chez une espèce de plante ornementale, il existe de nombreuses variétés qui se distinguent
par la forme des feuilles et par la couleur des pétales.
On croise deux lignées pures, l’une à feuilles entières et à pétales blancs, l’autre à feuilles découpées et à
pétales violets.
La première génération F1 obtenue comprend 237 plantes à feuilles entières et à pétales violets.
1. Que peut-on déduire de ces résultats ?
Le croisement des individus de la génération F1 entre eux donne une génération F2 composée de :
-
487 plantes à feuilles entières et à pétales violets ;
242 plantes à feuilles entières et à pétales blancs ;
245 plantes à feuilles découpées et à pétales violets.
2. Comment peut-on expliquer ces résultats ? (1 point)
3. Indiquez le génotype des parents, des individus de la génération F1 puis, établissez l’échiquier de
croisement pour la génération F2. (1,5 point)
105
Deuxième partie : Un horticulteur réalise un croisement entre deux plantes à feuilles entières et à pétales
violets, qui sont hybrides pour les deux caractères. Les graines obtenues et semées ont donné les résultats
suivants :
-
84 plantes à feuilles découpées et à pétales blancs ;
42 plantes à feuilles découpées et à pétales violets ;
85 plantes à feuilles entières et à pétales violets ;
43 plantes à feuilles entières et à pétales blancs.
4. Comparez ces résultats à ceux du croisement effectué à la première partie de l’exercice. (0,5 point)
5. Faites une interprétation chromosomique des résultats obtenus par l’horticulteur. (1,25 point)
Exercice 15 : Hérédité et génétique
------------- - Extrait Bac Sénégal 2007- Série S1- Noté sur 08 points
!
Le favisme est lié à une anomalie de l'enzyme glucose-6 phosphate déshydrogénase qui entraîne des
problèmes lors de l'ingestion de certaines substances (fèves en particulier).
!
1. En examinant l'arbre généalogique d'une famille dont certains membres en sont atteints (document cidessous), précisez si l'allèle responsable du favisme est dominant ou récessif. (1 point)
!
2. Le gène responsable de l'anomalie (favisme) est-il porté par un autosome ou un chromosome sexuel?
!
3. Quel est le génotype de l'individu II2 ? Justifiez votre réponse. (1 point)
!
4. Quelle est la probabilité pour le couple III3 et III4 d'avoir :
---a) Un garçon malade (1,25 point)
---b) Une fille malade. (1,25 point)
!
5. Les résultats statistiques d'une enquête menée dans la région où vivent les individus de l'arbre
généalogique du document révèlent qu'une personne sur soixante prise au hasard parmi les femmes, présente
le génotype de I2.
Calculez la probabilité pour III8 d'engendrer un garçon malade, s'il se marie dans la région. (2 points)
Exercice 16 : Reproduction des mammifères: Contrôle de la sécrétion lactée
Extrait Bac Sénégal 2002 - Série S2 -Noté sur 6 points
106
Chez la brebis, il est possible d’obtenir une production de lait au-delà du temps normal de lactation
nécessaire au développement de l’agneau nouveau-né. Pour cela il suffit de vider régulièrement la mamelle
deux fois par jour (voir figure 1 ci-après.)
Pour comprendre le mécanisme de cette lactation, on réalise une série d’expériences.
- Si on sectionne toutes les fibres nerveuses du mamelon (dénervation), on constate que la production de lait
diminue puis cesse totalement bien que la traite soit pratiquée régulièrement.
- Si cette section est immédiatement suivie d’excitations régulières durant plusieurs minutes, trois fois par
jour, portées sur le bout central de ces fibres, la sécrétion persiste, tandis que l’excitation du bout
périphérique n’entretient pas cette sécrétion.
- La destruction de l’hypothalamus ou la section de la tige pituitaire ( voir figure 2) conduit aux mêmes
résultats que la dénervation des mamelons même si l’on pratique régulièrement les traites. (La traite est
l’action de tirer le lait)
1) Analysez avec soin ces résultats expérimentaux et précisez le rôle des organes mis en jeu dans la réaction
étudiée. (01,5 pt)
2) Que pouvez-vous en déduire concernant les mécanismes possibles contrôlant cette production de lait ?
(0,5pt)
3) Chez une femelle normale allaitante, on greffe des fragments de glande mammaire. Dès que la
vascularisation est correctement réalisée, ces glandes supplémentaires fabriquent également du lait.
3.1 Que nous apporte ce résultat quant au contrôle de la sécrétion lactée ? (0,5pt)
3.2 Quelle(s) expérience(s) complémentaire(s) proposez-vous pour confirmer votre réponse ? (0,5pt)
4) Pour conclure, représentez, par un schéma intégrant les figures 1 et 2, les relations qui existent entre les
différents organes envisagés au cours de cette étude. (01pt)
Exercice 17 : Les relations endocrines
------------ Extrait Bac Sénégal 2001 noté sur 4 points
!
La thyroïde est une glande hormonale dont l'un des rôles est de permettre à un organisme vivant de lutter
contre le froid.
Les hormones thyroïdiennes sont des dérivés iodés : il s'agit de la triiodothyronine (ou T3) et de la
tétraiodothyronine (ou T4). L'exploration biologique de l'activité thyroïdienne peut être réalisée en injectant
dans la voie sanguine (ou en l'ingérant) une certaine quantité d'iode radioactif 131I. Une étude cinétique de
107
cette activité thyroïdienne peut alors être réalisée par dosage de la radioactivité présentée par la thyroïde en
fonction du temps.
On se propose de rechercher et de comprendre par quel mécanisme les sécrétions hormonales
thyroïdiennes sont régulées.
1. On injecte à des rats sains une solution renfermant de l'iode radioactif 131I. Ces rats sont ensuite séparés
en trois lots a, b, c :



le lot a sert de témoin ;
le lot b : les rats subissent une injection de T3 et de T4 ;
le lot c : on injecte à ces rats des extraits hypophysaires contenant une fraction dénommée TSH.
On étudie ensuite en fonction du temps les variations de la radioactivité décelée au niveau de la thyroïde et
traduisant l'activité de la glande. Les résultats sont représentés dans le document 1 suivant.
Document 1
Que déduisez-vous de ces résultats en ce qui concerne l'activité thyroïdienne ? (1 point)
!
2. Cette activité thyroïdienne, appréciée selon la même technique que précédemment, est étudiée sur une
chèvre sur qui on réalise toute une série d'expériences (voir documents ci-dessous)
!
--2.1 Après une injection de 131I, on provoque un refroidissement de l'hypothalamus de cette chèvre, puis
une injection carotidienne de T3 ou T4 (voir document 2).
Document 2
!
--2.2 On réalise ensuite sur cet animal une ablation de l'hypophyse. Après une période de repos, il subit une
injection de 131I suivie d'un refroidissement de l'hypothalamus puis une injection de TSH (voir document 3).
108
Document 3
!
---a) Analysez et interprétez les résultats expérimentaux traduits par les graphes des documents 2 et 3. (2
points)
---b) En déduire le mécanisme régulateur de l'activité thyroïdienne sous forme d'un schéma. (1 point)
Exercice 18 : Hérédité et génétique
------------- Extrait Bac Sénégal 2001- Série S2- Noté sur 4 points
!
Chez la drosophile, on étudie la transmission de deux couples d'allèles :


un couple d'allèles commandant la couleur du corps (corps gris, corps noir) ;
un couple d'allèles déterminant la couleur des yeux (yeux rouges, yeux blancs).
On croise un mâle au corps gris et aux yeux rouges avec une femelle au corps noir et aux yeux blancs, ces
deux parents sont de race pure. On obtient une génération F1 dont tous les individus ont le corps gris, mais
dont les mâles ont les yeux blancs et les femelles les yeux rouges.
!
On croise une femelle au corps gris et aux yeux rouges avec un mâle au corps noir et aux yeux blancs. Ces
deux parents sont également de race pure. On obtient une génération F1 dont tous les individus ont le corps
gris et les yeux rouges.
!
1. Précisez la localisation chromosomique des allèles responsables de la couleur du corps et de la couleur
des yeux, en justifiant votre choix. (1 point)
!
2. Ces deux couples d'allèles sont-ils indépendants ou liés ? Justifiez votre réponse. (1 point)
!
3. Donnez le génotype des individus de la génération F1 obtenue au deuxième croisement. (1 point)
!
4. Un mâle et une femelle de cette génération F1 de ce deuxième croisement s'accouplent, quelle sera la
composition phénotypique et génotypique de la génération F2 obtenue ? (1 point)
------------- Extrait Bac Sénégal 2000- série S2- Noté sur 4 points
!
Chez certains animaux comme le pigeon et le papillon, le sexe femelle est hétérogamétique et le sexe mâle
homogamétique.
1. Définir ces deux expressions (sexe hétérogamétique et sexe homogamétique) (0,5 point)
109
!
2. Un éleveur effectue plusieurs types de croisements entre deux variétés pures de pigeons.
----* Premier croisement : mâle bleu x femelle brune.
------Il obtient : 100% d'individus bleus femelles ou mâles.
----* Deuxième croisement : mâle brun x femelle bleue.
------Tous les mâles sont bleus et toutes les femelles sont brunes.
a) Quelles hypothèses pouvez-vous formuler sur la localisation des gènes d'après les résultats de ces deux
croisements. (0,5 point)
!
b) Il procède à un troisième, puis un quatrième croisement.
* Troisième croisement : mâle bleu issu du premier croisement x femelle brune de race pure. Il obtient
les résultats suivants :
-------mâles : 50% bruns et 50% bleus
-------femelles : 50% brunes et 50% bleues.
!
----* Quatrième croisement : mâle bleu du deuxième croisement x femelle bleue de race pure. Il obtient les
résultats suivants :
-------75% sont bleus (dont 2/3 de mâles et 1/3 de femelles)
-------25% sont des femelles brunes.
!
Vos hypothèses sont-elles vérifiées par les troisième et quatrième croisements? Justifiez sous forme
d'échiquiers de croisements. (2 points)
!
Chez cette race de pigeon combien de sortes de gamètes produiront respectivement la femelle et le mâle? (1
point)
-----------------------------------Exercice 20 : Régulation de la glycémie
-------------- Extrait Bac Sénégal 2000- Série S2- Noté sur 5 points
!
A/ La glycémie ou teneur en glucose du sang est normalement de 1g/l. Malgré les apports alimentaires, elle
fluctue très peu.
Afin de comprendre le mécanisme qui permet de maintenir constante la glycémie, des chercheurs réalisent
des expériences qui leur permettent de faire les observations suivantes :
!
a) Le tableau du document 1 donne la mesure de la glycémie dans une artère de la cuisse chez un chien
hépatectomisé (ablation du foie) et qui n'est pas immédiatement nourri après l'opération.
Document 1
!
b) Aux moments des repas, la glycémie est élevée dans la veine porte hépatique et faible dans la veine sushépatique (voir document 2 : la vascularisation hépatique).
110
Document 2
c) Le tableau document 3 indique la teneur en glycogène hépatique de deux individus soumis à un jeûne
prolongé, puis alimentés par des repas riches en glucides.
Document 3
1. Analysez de façon ordonnée ces informations. (0,75 point)
2. Émettre des hypothèses sur le(s) rôle(s) du foie dans la régulation glucidique. (0,5 point)
!
B/ Des expériences ont été réalisées pour comprendre le rôle du foie dans cette régulation ainsi que le
mécanisme de celle-ci.
!
a) La pancréatectomie totale provoque une hyperglycémie et une glucosurie chez le chien qui meurt au bout
d'un mois.
!
b) Le document 4 précise la réponse physiologique consécutive à une greffe de pancréas sur un animal
pancréatectomisé.
c) Le document 5a indique les réponses de deux substances pancréatiques (l'insuline et le glucagon), chez
des personnes en bonne santé à la suite d'un repas riche en glucides.
111
Document 5a
Le document 5b représente le résultat des effets de ces deux substances sur le taux de glycogène hépatique.
Document 5b
d) Pour préciser l'action de l'insuline et du glucagon sur le foie isolé, on prélève du sang à l'entrée et à la
sortie du foie afin d'en déterminer le taux de glucose. Il est alors facile de calculer le bilan hépatique du
glucose. Le bilan est positif lorsqu'il sort plus de glucose qu'il n'en rentre. Au bout d'une heure de perfusion,
on constate que ce bilan est quasi-nul (entrées = sorties) et reste stable. On ajoute alors des combinaisons
variées d'insuline et de glucagon au sang et on étudie l'action de ces "combinaisons" sur le bilan hépatique
du glucose.
Le tableau du document 5c indique les résultats obtenus.
Document 5c
1. Analysez dans l'ordre l'ensemble de ces données. (2 points)
!
112
2. A partir uniquement des renseignements fournis par cette analyse, dégager les éléments qui interviennent
pour réguler la glycémie. (0,75 point)
!
C/ En tenant compte de toutes les données étudiées dans les parties A et B, proposer un schéma récapitulatif
du mécanisme de la régulation de la glycémie. (1 point)
Des lésions de l'hypophyse entraînent des troubles graves de la sexualité. Pour connaître la
nature des mécanismes qui lient l'hypophyse à la sexualité, différentes expériences ont été
réalisées.
1°) Chez la femme adulte, ces lésions entraînent un arrêt des cycles ovarien et utérin et la régression des
caractères sexuels secondaires. Chez l'homme adulte, elles entraînent l'atrophie des testicules, la diminution
du volume de la prostate et des vésicules séminales ainsi que la régression des caractères sexuels
secondaires.
Quelles hypothèses peut-on à priori formuler sur la nature du lien fonctionnel existant entre l'hypophyse et
les caractères sexuels?
!
2°) Pour mettre en évidence le mode d'action de l'hypophyse, on travaille sur le rat mâle.
a) L'ablation du lobe antérieur de l'hypophyse chez un rat mâle adulte A entraîne l'atrophie testiculaire et une
diminution du volume de la prostate et des vésicules séminales.
b) chez un rat hypophysectomisé et castré, l'injection de testostérone rétablit le volume de la prostate.
L'injection d'extraits hypophysaires n'a aucun effet.
c) On met en parabiose le rat A avec un rat B castré. On constate que les prostates de A et de B sont
normales et que les testicules de A retrouvent une activité et un volume normaux.
Analysez ces données expérimentales.
3°) a) Chez une rate pubère, l'ablation du lobe antérieur de l'hypophyse provoque un arrêt des cycles
ovariens, une diminution du volume de l'utérus et un arrêt des cycles utérins.
b) L'injection ou la prise orale d'œstradiol restaure le volume de l'utérus, mais ne rétablit pas les cycles.
c) Une rate pubère A non gestante hypophysectomisée est mise en parabiose avec une rate pubère B non
gestante et ovariectomisée. Les utérus de A et B retrouvent leur volume et leurs cycles normaux. Ces cycles
sont parallèles et synchronisés avec ceux des ovaires de A.
Commentez ces expériences.
4°) Quelle conclusion doit-on tirer de l'ensemble de ces résultats?
!!!
Le croisement d'une plante grande verte avec une plante naine jaune donne en F1 20 plantes
grandes vertes et 20 plantes naines vertes.
Un autre croisement d'une plante grande verte avec une plante naine jaune (plantes différentes
113
du premier croisement) donne en F1, 19 plantes grandes vertes et 21 plantes grandes jaunes.
Interpréter ces résultats.
Exercice 23: Système nerveux et comportement moteur
Pour capturer un guépard qui a échappé d'une réserve naturelle d'animaux sauvages, un garde se sert d'une
petite flèche enduite d'atropine. L'animal blessé devient incapable de tout mouvement.
!1) Quelle problématique peut-on poser?
!2) Formuler deux hypothèses valables expliquant l'action de l'atropine.
3) Pour comprendre l'action de l'atropine, on réalise les expériences suivantes sur une préparation vivante
nerf sciatique- muscle innervé
!
Expérience 1:
Le nerf sciatique seul est placé dans une solution physiologique contenant de l'atropine.
Une stimulation efficace du nerf entraîne une secousse musculaire.


Expérience 2:
Le nerf sciatique et le muscle sont introduits dans la solution physiologique contenant de l'atropine.
Une stimulation efficace du muscle entraîne une secousse musculaire;
Une stimulation efficace du nerf ne provoque aucune secousse musculaire.
Schématiser le protocole expérimental.
Quelles déductions tirer de ces résultats?
4) Citer trois hypothèses plus précises expliquant l'action de l'atropine.
5) En déposant une petite dose d'acétylcholine à l'aide d'une micropipette au niveau de la jonction
neuromusculaire, on observe une secousse musculaire en l'absence de toute excitation.
Sachant qu'après la stimulation du nerf dans la deuxième expérience, on a mis en évidence dans la solution
physiologique de l'acétylcholine, quelle hypothèse formulée précédemment est ainsi validée?
!
6) Expliquer les résultats des expériences relatées dans la partie 3).
7) Conclure.!
114
Corrigés
115
Hérédité humaine
1. Le gène allèle responsable de la maladie est dominant. Justification : Tout individu malade a un parent
direct atteint. On pose :
M allèle responsable de la maladie ;
s allèle qui commande le phénotype sain.
2. . Le gène responsable de la maladie est-il porté par le gonosome Y ?
II4 est une femme atteinte. Puisqu’une fille n’a pas de gonosome Y, le gène responsable de la maladie n’est
pas porté par le gonosome Y.
Le gène responsable de la maladie est-il porté par le gonosome X ?
Dans cette hypothèse, un homme malade a sa mère atteinte et il transmet la maladie à toutes ses filles.
Une mère saine n’engendre que des garçons sains
Les données des arbres généalogiques des deux familles sont conformes aux résultats théoriques de
l’échiquier donc l’hypothèse d’un gène porté par le gonosome X est recevable.

Le gène allèle responsable de la maladie est-il porté par un autosome ?
Dans cette hypothèse un couple dont l’un des conjoints est sain et l’autre hétérozygote, peut engendrer
50% de garçons et de filles sains ainsi que 50 % de garçons et de filles malades.
Les données des arbres généalogiques des deux familles ne permettent pas de rejeter cette hypothèse qui
est recevable, les descendances des couples étant faibles.
3. Le tableau montre que dans un couple dont la conjointe est malade et le père sain, la descendance est
constituée de 50 % de filles et de garçons sains et 50 % de filles et de garçon malades.
Par contre lorsque le père est atteint et la mère saine, toutes les filles du couple sont malades et tous les
garçons sont sains, ce qui confirme que le gène responsable de la maladie est transmis par le gonosome
X.
116
117
1- Il existe des individus RM ; intermédiaires entre les individus RF et les individus
RE : il y a donc un phénomène de codominance entre les deux allèles de ce gène. (01 point)
2- Le phénomène de codominance entre ces deux allèles permet de déduire que les individus RM sont
hétérozygotes alors que les individus RF et RE sont homozygotes.(01,5 point)
3- Notons : N = allèle normal et M = allèle muté (anormal).
a) Les individus RE naissent obligatoirement de couples RM ; puisque les individus
RE meurent très tôt.
b) La probabilité pour de tels couples hybrides d’avoir des descendants RE est de 1/4.
c) La fréquence des RM dans la population étant de 1/500, la probabilité d’existence des individus RE est
donc : 1/4 x 1/500 x 1/500 = 1/1000 000 ; exactement comme indiqué dans le tableau de données. (02
points)
4- Le gène en question, est responsable de la présence des récepteurs membranaires.
En effet le taux de ces récepteurs membranaires est de 1 chez les individus homozygote RF et de 0 chez
les individus RE. Les allèles N et M correspondent donc respectivement à un taux de 0,5 et 0 ; justifiant
ainsi que les individus RF (N//N) aient un taux de récepteur égal à 0,5 + 0,5 = 1, les individus RM (N//M)
aient un taux de récepteurs = 0,5 + 0 = 0,5 et en fin les individus RE (M//M) aient un taux de
récepteurs = 0 + 0 = 0.
(02 points)
Remarque : Il ne peut en aucun cas s’agir du taux de LDL puisque le taux de ces substances chez les
individus RF (homozygotes) n’est pas la moitié de celui des individus RM (hétérozygotes).
5- L’absence de récepteur membranaires cellulaires empêche la pénétration des LDL et donc du
cholestérol dans les cellules. Ce phénomène explique le taux plus élevé des LDL dans le sang des
individus RE ainsi que celui du cholestérol dans les artères notamment où il finit par provoquer une
athérosclérose. (1,5 point)
A/ 1. Phénotypes et génotypes des parents et de leurs descendants dans les croisements:
a. Plant femelle hétérozygote à grandes feuilles X plant mâle à petites feuilles
118
b. Plant femelle hétérozygote à grandes feuilles X plant mâle à grandes feuilles
2. Le croisement qui donnerait uniquement des plants mâles tous à grandes feuilles (
celui d’une femelle homozygote
avec un mâle
) est
.
B
Justification : La femelle ne produirait que des gamètes X et le mâle uniquement des gamètes Y
b
puisque les grains de pollen de génotype X ne sont pas viables.
B/ 1. Précautions à prendre pour réaliser avec certitude le croisement désiré :
2.3.1.
Bien isoler les fleurs des individus à croiser pour éviter la pollinisation par
le vent ou par les oiseaux ;
2.3.2.
A la maturité des anthères et des ovules, disséminer le pollen d’une variété sur le
stigmate de l’autre.
2. Déduction des résultats du croisement des lignées pures :
L’allèle responsable du caractère plein domine celui responsable du caractère rétracté (P > r)
; l’allèle qui commande le caractère coloré domine celui qui commande le caractère non
coloré (C > i).
Les individus de la F1 sont des hybrides.
119
B/ 1. Précautions à prendre pour réaliser avec certitude le croisement désiré :
2.3.1.
Bien isoler les fleurs des individus à croiser pour éviter la pollinisation par le vent
ou par les oiseaux ;
2.3.2.
A la maturité des anthères et des ovules, disséminer le pollen d’une variété sur le stigmate de
l’autre.
2. Déduction des résultats du croisement des lignées pures :
L’allèle responsable du caractère plein domine celui responsable du caractère rétracté (P > r) ; l’allèle
qui commande le caractère coloré domine celui qui commande le caractère non coloré (C > i).
Les individus de la F1 sont des hybrides.
3. a) Analyse des résultats du croisement F1 X r n :
Le croisement réalisé est un test-cross. La descendance comporte une forte proportion (96,40 %) de
phénotypes parentaux et une faible proportion (3,59%) de phénotypes recombinés.
Interprétation : La F1 a produit 4 sortes de gamètes en quantités inégales (avec plus de gamètes
parentaux que de gamètes recombinés), ce qui traduit une liaison partielle entre les gènes et un crossingover chez ces hybrides.
Echiquier de croisement :
b. La distance (d) séparant les gènes responsables des caractères se détermine par le pourcentage de
phénotypes recombinés ou taux de recombinaison.
120
Hérédité humaine
1. Etude des modes de transmission des maladies M1 et M2 :
La dominance :
L’allèle responsable de la maladie M1 qui sévit dans la famille A est récessif puisque le garçon 3 qui est
malade est le fils de 1 et 2 qui sont sains. Ces derniers possèdent chacun cet allèle qui est cependant
masqué par l’allèle normal dominant.
En ce qui concerne la maladie M2 qui sévit dans la famille B, nous constatons que tout descendant
malade a au moins un ascendant malade. Cela montre que l’allèle de cette maladie est dominant.
La localisation chromosomique :
La fille 12 de la famille A [m1] permet d’affirmer que l’allèle de la maladie M1 n’est pas porté par le
gonosome Y. Son père 10 [S1] permet également d’affirmer que cet allèle n’est pas porté par le gonosome
X car si c’était le cas, il serait forcément [m1]. L’allèle m1 est donc autosomal.
La répartition de la maladie M2 dans la famille B montre que l’allèle dominant qui en est responsable est
porté par le gonosome X. En effet, les parents hommes [M2] ont toutes leurs filles [M2] et de même
tous les descendants de sexe masculin [M2] ont leur mère [M2].
2. Discussion de la prédiction :
L’allèle de la maladie M1 étant récessif, aucun enfant de ce couple n’aura le phénotype [m1] puisque leur
père 17 homozygote [S1] leur transmettra l’allèle S1.
En ce qui concerne la maladie M2, le père 17 [M2] transmettra à toutes ses filles le chromosome XM2
dont l’allèle M2 s’exprimera puisqu’il est dominant.
Par contre, l’unique gonosome X des garçons de ce couple est d’origine maternel et est porteur de
l’allèle s2. Ces derniers seront donc tous [s2] pour la maladie M2.
Donc seules les filles de ce couple auront la maladie M2 par contre la maladie M1 sera absente de
la descendance directe.
Vérification par l’échiquier de croisement des gamètes des parents :
s2 s2
Génotypes : 12 A : m1m1 X X
Gamètes:
s2
m1 X
M2
17 B : S1S1 X
S 1X
M2
Y
, S 1Y
121
PARTIE I:
Le croisement des canaris argentés donne 2/3 de canaris argentés et 1/3 de canaris dorés.
On en déduit que le caractère doré qui apparaît dans la descendance est récessif et les canaris argentés
sont hybrides. Les résultats statistiques de la descendance du croisement entre les canaris argentés
s’expliquent par le fait que l’allèle responsable du caractère « argenté » est létal à l’état homozygote. On
pose :
A allèle responsable du caractère « argenté ». d allèle responsable du caractère « dorée ».
1er croisement :
2e croisement :
PARTIE B:
1) Phénotype agate [n +b]
Phénotype isabelle [n b]
2) Dans le premier croisement la F1 est homogène alors que dans le croisement réciproque, la F1 est
hétérogène (le phénotype des mâles est différent de celui des femelles).
Hypothèse : Les gènes responsables du phénotype agate et du phénotype isabelle sont portés par un
gonosome.
122
3) Lorsque le parent mâle est de phénotype agate, toute la descendance est homogène et de phénotype
agate. Lorsque le parent femelle est agate (phénotype dominant) la descendance est hétérogène. Donc
chez le canari, le mâle est homogamétique ZZ et la femelle est hétérogamétique ZW.
Immunologie.
1.1. Dans l’expérience 1, il y a une forte production d’anticorps anti-EBV, alors qu’il n’y en a pas du tout
dans les expériences 2 et 3. (0,5 point)
Les résultats des expériences 2 et 3 révèlent donc que les macrophages seuls ainsi que les lymphocytes B
seuls sont incapables de sécréter des anticorps anti EBV.
123
Ceux de l’expérience 1 montrent que la production d’anticorps anti-EBV nécessite une coopération entre
macrophages et LB. (01 point)
1.2. Lorsque l’antigène est le pokeweed, la production d’anticorps anti-pokeweed n’est obtenue que dans
l’expérience 5 où les cellules immunitaires en place sont des LB, des LT et des macrophages. En effet les
LB et les macrophages seuls (expérience 4) ne suffisent pas pour qu’il y ait production d’anticorps antipokeweed. (0,5 point)
La production d’anticorps anti- pokeweed nécessite donc qu’il y ait coopération entre LB, LT et
macrophages. (01 point).
2.1La présence du VIH ne modifie pas la production d’anticorps d’anti-EBV dans l’expérience 1 où les
cellules immunitaires sont les LB et les macrophages. (0,5 point)
Le résultat est par contre différent dans l’expérience 2. En effet, en présence du VIH, il n’y a plus
production d’anticorps anti-pokeweed bien qu’il y ait des LB, des LT et des macrophages. (0,5 point)
2.2. Les résultats de ces expériences permettent de formuler l’hypothèse suivante : « Le
VIH agit sur les LT qu’il détruit ».
En effet, le résultat obtenu dans l’expérience 1 prouve qu’il n’a aucun effet sur les LB et les macrophages,
alors que sa présence dans l’expérience2 où il y a en plus des leucocytes précédents, des LT, empêche la
production d’anticorps anti-pokeweed. (01,5 point)
2.3.1. Ces données révèlent que le VIH se multiplie dans les LT. Cette multiplication du
VIH dans les cellules provoque en outre leur dégénérescence, puisque la population de ces cellules
décline. Ce résultat confirme donc bien notre hypothèse. (01,5 point)
2.3.2. La production de virus reprend cependant que si on ajoute dans le milieu de culture
des LT4 et non des LT8. Le VIH n’agit donc que sur les LT4 qui de ce fait sont ses cellules cibles. Ce
résultat nous permet également de préciser que ce sont les LT4 qui interviennent lors de la coopération
cellulaire nécessaire à la production d’anticorps anti-pokeweed. (01 point)
-------------- Extrait Bac Sénégal 2010 - Série S2 - Noté sur 3,5 points
1°) (4 x 0,25 point)
a- L’hypophyse stimule les glandes surrénales.
b- Les glandes corticosurrénales libèrent une hormone qui exerce un rétrocontrôle négatif sur l’hypophyse.
c- Une diminution du taux des hormones corticosurrénaliennes stimule l’activité de l’hypophyse et par
conséquent de la corticosurrénale.
d- L’hypothalamus stimule l’hypophyse par voie sanguine.
Corrélations physiologiques : L’hypothalamus stimule l’hypophyse par voie sanguine, celle -ci stimule à son
tour la corticosurrénale qui libère des hormones agissant sur la peau et les muqueuses.
(0,5 point)
1) Représentation schématique :
(01 point)
124
2)
Hypothalamus
Hypophyse
ACTH
Rétrocontrôle négatif
Corticosurrénales
Peau et muqueuses
Schéma fonctionnel des corrélations
Stimulation par voie sanguine
Rétrocontrôle négatif
2) La maladie est causée par :
- Un déficit ou une absence d’hormones corticosurrénaliennes. (0,5 point)
- Une hypersécrétion d’ACTH. (0,5 point)
Exercice 2 :
1)
1.1- Le chromosome n°2p du Chimpanzé a la même séquence de bandes que les bras courts du
chromosome n°2 de l’Homme.
Le chromosome n°2q du Chimpanzé a la même succession de bandes que les bras longs du chromosome
n°2 de l’Homme.
(0,5 point)
1.2- Le chromosome n°2 de l’Homme est formé par la fixation du chromosome n°2p sur le chromosome
n°2q du Chimpanzé (= translocation) ce qui permet le passage du caryotype à
125
48 chromosomes du Chimpanzé au caryotype à 46 chromosomes de l’Homme. (0,75 point)
2) Les quatre types de gamètes produits par le sujet transloqué sont : MP, M, MPP et MP
.
4) Dans la descendance du croisement précédent on trouve des individus viables ayant 2 chromosomes
transloqués à la place des 2 paires de chromosomes, ce qui permet de valider l’hypothèse émise à la
question 1 -2.
Il s’agit du caryotype MPMP. (01 point)
------------ Extrait Bac Sénégal 2010- Série S1- Noté sur 8 points
1/ le pedigree de la famille est le suivant :
126
2. / Les parents de monsieur D sont tous « goûteurs » alors qu’il est « non goûteur ». L’allèle « non
goûteur» existe donc chez les parents de monsieur D à l’état masqué : il est donc récessif.
3. a/ Le gène responsable de la pilosité de l’oreille interne s’est exprimé chez monsieur D, ses deux frères,
son père et ses deux garçons. Seuls les hommes ont ce gène qu’ils reçoivent de leur père et qu’ils
transmettent uniquement à tous leurs garçons.
3. b/ Le gène responsable de l’hypertrichose est localisé au niveau du chromosome Y.
4. /Echiquier de croisement
Monsieur D [gH] X Madame D [Gh]
5. /
Soit : 25% pour chacun des phénotypes demandés
Exercice 10: Hérédité humaine : Quelques anomalies génétiques
Extrait Bac Sénégal 2009- Série S2- Noté sur 8 points
A) Première partie:
1) L’étape de la gamétogenèse représentée est la prophase I. (0,25 point)
Justification: Les chromosomes homologues sont appariés. (0,25 point)
Le sujet est de sexe masculin. (0,25 point)
Justification: Il présente un gonosome « X » et un gonosome « Y». (0,25 point)
127
B) 3.1) Analyse:
Le caryotype de la figure 3 présente 45 autosomes dont un chromosome 21 surnuméraire, et deux
gonosomes « X ».
Déduction: Le sujet a la trisomie 21. (0,25 point)
Il est de sexe féminin. (0,25 point)
4) Formules chromosomiques des sujets :
Syndrome de Turner : 2n = 44 autosomes + XO. (0,25 point)
Syndrome de Klinefelter : 2n = 44 autosomes + XXY. (0,25 point)
Deuxième partie:
C) 5) Dans la première union le phénotype des garçons est différent de celui des filles mais tous les
garçons ont le phénotype de leur mère. On peut donc penser que le gène
« g » est porté par le chromosome sexuel X. (0,25 point)
Les filles issues de la première union ont le phénotype [ga]. Puisqu’elles ont hérité d’un gonosome X
d’origine paternelle avec l’allèle « ga» et d’un gonosome X d’origine maternelle avec l’allèle « g », on en
déduit que l’allèle « ga» domine l’allèle « g ». (0,25 point)
128
5) 6.1) L’homme atteint du syndrome de Klinefelter a le même phénotype que son père, donc il a reçu de
son père à la fois le gonosome X portant l’allèle ga et le gonosome Y.
Sa mère lui a donné un gonosome X portant l’allèle g.
Pour avoir un génotype Xga Xg Y, on doit envisager une méiose anormale chez le père avec la production
de spermatozoïde ayant un gonosome surnuméraire. (0,25 point)
C’est donc le père qui a produit le gamète défectueux. (0,25 point)
6.2) La non disjonction des deux gonosomes du père a eu lieu lors de la première division de la méiose.
(0,5 point)
6.3) Si le malade avait présenté le phénotype [g], son génotype serait Xg Xg y, donc il aurait reçu de sa
mère Xg Xg et de son père Y. (0,25 point)
La mère aurait donc produit le gamète défectueux.
(0,25 point)
La fille daltonienne a donc reçu un seul gonosome X portant l’allèle d, de sa mère.
Son père ayant une méiose anormale n’a pas transmis de gonosome à sa fille daltonienne.
(0,25 point)
7.2) Si le père est daltonien, la fille atteinte du syndrome de Turner et daltonienne peut recevoir Xd de son
père et aucun gonosome de sa mère (méiose anormale) ; (0,25 point)
Elle pourrait aussi recevoir Xd de sa mère si elle est hétérozygote et aucun gonosome du père (méiose
anormale). (0,25 point)
8) les jumelles vraies étant issues d’un zygote unique, si l’une seulement est atteinte du syndrome de
Turner, il faut admettre que lors des premières mitoses de l’œuf, il y a eu dans un cas une mitose anormale
qui a associé les deux gonosomes X dans une cellule.
129
(0,5 point)
-----------Extrait Bac Sénégal 2009- Série S1
1) La glande surrénale contrôle la volémie et par la suite la pression artérielle. (01 point)
2) la glande surrénale contrôle la volémie par voie humorale. (01 point).
3) Le Document 1 montre la surrénalectomie entraîne une diminution du taux de Na+ plasmatique et une
augmentation du taux de ce soluté dans l’urine. Cette opération entraîne des effets inverses pour le K+.
(01 point).
4) Courbes de variation de la sécrétion d’aldostérone en fonction du taux de K+ et Na+
(4.1).
(0,75 x 2 point).
4.2)- La courbe a montre que la sécrétion d’aldostérone augmente proportionnellement à l’augmentation du
taux de K+ sanguin.
- La courbe b montre que lorsque le taux de Na+ sanguin diminue, la sécrétion d’aldostérone augmente
très fortement.
La sécrétion d’aldostérone par la glande surrénale est surtout déclenchée par la baisse du taux sanguin de
Na+. (01 point).
5) Ces expériences montrent qu’une diminution du taux sanguin de Na+ entraîne une sécrétion de rénine
par le rein. Cette enzyme provoque l’apparition de l’angiotensine (hormone). Cette hormone stimule la
libération de l’aldostérone par la glande surrénale. (0,5 x 3 = 1,5 points).
6) Cette information valide notre hypothèse. En effet l’aldostérone stimulant la réabsorption de Na+, et
donc d’eau au niveau des reins, entraîne ainsi une hausse de la volémie ; ce qui a pour conséquence une
élévation de la pression artérielle. (01 point).
Exercice 12 : Action de l'ecstasy (drogue) sur le système nerveux
Extrait Bac Sénégal 2008- Série S2 -Noté sur 8 points
Exercice1
(5,5points)
130
sérotonine
(1point)
131
------------- -Extrait Bac Sénégal 2008- Série S1- Noté 8 points
132
133
Table des matières
Préface .............................................................................................................................................................................. 1
Génétique ........................................................................................................................................................ 2
Fin Génétique.......................................................................................................................................................... 31
Maitrise des connaissances…………………………………………………………………………………………………………………………….32/35
Corrigés ......................................................................................................................................................... 36
Fin de la correction ................................................................................................................................................. 54
Exploitation des documents………………………………………………………………………………………………………………………….…55/74
Corrigés…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……..75
Fin de la correction……………………………………………………………………………………………………………………………………………..86
Raisonnement Scientifique …………………………………………………………………………………………………………………………87/114
Corrigés……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..115
Fin de la correction………………………………………………………………………………………………………………………………………………133
[email protected]
[email protected]
www.facebook.com/alousseynou
Avec l’accord de M. Abdoulaye DIOP
Professeur de Sciences de la Vie et de la Terre à Saint Louis
Webographie :
http://diopsvt.blogspot.com/
http://officedubac.sn/
134

Fascicule SVT - Groupe AIDIS

Transcription

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