Corrigé BAC 2013 - SVT S - Izi-Bac

Copie-type…
Ceci n’est pas une correction seulement un exemple de réponse.
Partie I
Le magmatisme en zone de subduction
Introduction : Les zones de subduction, domaine de convergence où la lithosphère océanique
plonge dans l’asthénosphère, sont marquées par une activité volcanique importante. Ces
éruptions volcaniques produisent une grande diversité de roches typiques retrouvées en surface,
mais aussi la formation de roches plutoniques.
On se propose de voir comment dans ce contexte se met en place l’activité magmatique et
comment cette activité intervient dans la production de nouveaux matériaux continentaux.
(plan détaillé)
1/ Origine du magmatisme dans les zones de subduction.
- L’étude au laboratoire montre que seule la péridotite hydratée placée dans les conditions de
P/T du manteau de la plaque chevauchante peut fondre pour donner du magma.
(Le basalte anhydre ou hydraté ne le peut pas, la péridotite anhydre non plus).
Ainsi dans les zones de subduction, le magma a pour origine la fusion partielle des péridotites de
la plaque chevauchante.
- Cette fusion partielle n’est possible qu’en présence d’eau qui abaisse le solidus c’est -dire la
température de fusion de la péridotite. Dans ce cas seulement les conditions de température et de
pression sont réunies pour permettre l’entrée en fusion partielle de la roche (Graphe possible)
- L’hydratation du manteau, indispensable à la fusion partielle, est liée au métamorphisme
(hautes pressions, basses températures) que subissent les roches de la lithosphère océanique
au cours de leur enfoncement dans l’asthénosphère. Les roches de la plaque plongeante
hydratées à proximité de la dorsale, vont subir des transformations minéralogiques (à l’état
solide). Ces roches qui au départ présentaient des minéraux hydroxylés (chlorite, actinote), vont
peu à peu se déshydrater sous l’effet des variations de pressions et de températures, pour
devenir totalement anhydres (éclogites). L’eau libérée par ces réactions percole dans le manteau
de la plaque sus-jacente et hydrate les péridotites.
2/ Production de nouveaux matériaux continentaux dans les zones de subduction.
- Le magma issu de la fusion partielle peut cristalliser en profondeur, formant au sein de la
croûte continentale, des roches plutoniques (à structure grenue) comme le granite, la
granodiorite ou la diorite.
La structure grenue témoigne d’un refroidissement lent du magma. La roche est entièrement
cristallisée et les minéraux souvent observables à l’œil nu.
- Le magma peut aussi être émis en surface lors d’éruptions volcaniques explosives et très
violentes en raison de la viscosité de la lave. Il se forme alors des roches volcaniques dont la
plus caractéristique est l’andésite. La structure microlitique témoigne d’un refroidissement
rapide du magma. La roche présente des microlithes et du verre.
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- La majorité des magmas produits dans les zones de subduction cristallise en profondeur,
produisant ainsi de nouveaux matériaux continentaux.
Conclusion : Les zones de subduction sont donc un contexte géologique privilégié de fabrication
de la croûte continentale. Cette production est compensée par des mécanismes importants qui
participent à sa disparition, comme l’érosion ou le recyclage par subduction.
Partie II – exercice 1
Brassages chromosomiques chez la drosophile
Question : on cherche à comprendre lequel de ces deux mécanismes (brassage inter ou intra
chromosomique) est mis en œuvre et quels sont les deux gènes impliqués.
Seule la réponse juste est indiquée
1/ Le caryotype de la drosophile comprend 4 paires de chromosomes (4ème proposition).
2/ L’allèle responsable de la couleur claire du corps est dominant par rapport à l’allèle
responsable du corps noir (2ème proposition).
3/ Ces croisements illustrent le brassage interchromosomique (3ème proposition).
4/ Les gènes impliqués dans ce brassage sont indépendants (3 ème proposition).
5/ Les résultats du premier croisement (F1) permettent de déterminer quels sont les allèles
dominants (2ème proposition).
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Partie II – exercice 2 Obligatoire
Mode d’action du Botox
Introduction : On cherche à expliquer comment les toxines botuliques agissent et comment ces
molécules toxiques peuvent être également utilisées à des fins médicales.
1/ Mode d’action des toxines botuliques.
- A l’échelle de l’organisme (doc. 1).
Ces toxines sont produites par une bactérie appartenant au genre Clostridium. Il s’agit de
neurotoxines qui agissent essentiellement sur les muscles dont elles empêchent la contraction.
Tous les muscles de l’organisme peuvent être touchés. Il s’en suit une paralysie qui peut être
mortelle si elle touche les muscles respiratoires.
La contraction musculaire étant commandé par le système nerveux et plus précisément induite
par un message nerveux moteur. Nous allons voir maintenant le mode d’action de ces toxines à
l’échelle du neurone.
- A l’échelle du neurone (doc. 2 et 3)
Les fibres musculaires d’un muscle se contracte suite à l’arrivée d’un message nerveux moteur
sous la forme de potentiels d’action dans le neurone pré-synaptique.
- Dans le cas normal, l’arrivée de ces potentiels d’action au niveau du bouton synaptique (du
neurone pré-synaptique), provoque l’exocytose des vésicules contenant le neuromédiateur,
l’achétylcholine. Le neuromédiateur est alors libéré dans la fente synaptique puis va se fixer sur
les récepteurs spécifiques de la cellule musculaire post-synaptique, entraînant un potentiel
d’action et la contraction des fibres musculaires.
- En présence de toxines botuliques, l’exocytose des vésicules est bloquée. En effet, les
neurotoxines dégradent les protéines permettant l’accrochage et donc la fusion des
vésicules avec la membrane plasmique du nerone pre-synaptique.
C’est ainsi que les toxines botuliques A et E agissent sur la protéine SNAP empêchant ainsi sa
liaison avec la synaptobrévine.
Les toxines botuliques B et F agissent sur la synaptobrévine, empêchant ainsi sa liaison avec la
syntaxine. Ces liaisons rendues impossibles, les vésicules ne peuvent se fixer à la membrane
plasmique, l’exocytose est empéchée.
Par conséquent, le message nerveux (sous forme de potentiels d’action) n’est pas transmis du
neurone pré-synaptique au neurone post-synaptique : la contraction des fibres musculaires n’a
pas lieu. Le muscle est paralysé.
2/ L’utilisation en médecine des toxines botuliques.
Le principe d’action des toxines est intéressant et utilisé en médecine car il permet de contrôler
la contraction de certains muscles.
En chirurgie esthétique, il limite ainsi la contraction de certains muscles du visage, limitant
l’apparition des rides. En médecine générale, il permet par exemple de traiter certains types
d’incontinence en inhibant certains muscles trop actifs de la vessie, ou encore de limiter les
battements incontrôlés des paupières dans le cas du blépharospasme.
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L’utilisation en médecine est réglementée et stricte : on utilise la toxine botulique de type A
seulement, purifiée et à des doses infimes (bien inférieures à celles provoquant le botulisme).
Les effets n’étant cependant que temporaires, des injections répétées dans le temps sont
nécessaires.
Conclusion : Par le blocage que les toxines botuliques induisent au niveau synaptique, celles
sont utilisées actuellement à des fins thérapeutiques intéressantes.
L’Homme a su ainsi « maîtrisé » un poison bactérien mortel pour soigner.
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Partie II – exercice 2 Spécialité
La limace solaire
L’élysie est un mollusquue qui arbore une couleur verte identique à celle des algues parmi
lesquelles il se camoufle. Il peut rester plusieurs mois sans se nourrir.
On se propose d’expliquer le fait que cet animal ne prenne qu’un seul repas en quelques mois.
Plan détaillé
1/ Une limace kleptomane!!
- L’élysie appartient au groupe des animaux dans lequel il n’y a pas d’organismes chlorophylliens.
Pourtant ce mollusque brun au départ, arbore une couleur verte suite à la consommation d’algues
vertes de type Vaucheria, comme l’indique son cycle de vie (doc. 3). Ce changement de couleur
n’est pas une caractéristique génétique mais est lié à son régime alimentaire.
- Plus curieux encore, ses cellules intestinales possèdent des chloroplastes (doc. 1), organites
présents uniquement chez les organismes chlorophylliens. On peut penser que les cellules
intestinales de l’élysie ont internalisé les chloroplastes présents dont se nourrit la limace. Cela
explique d’ailleurs sa couleur verte.
On peut supposer que la photosynthèse réalisée par les chloroplastes de la vauchérie permet à
l’élysie de s’approvisionner en matière organique comme un végétal autotrophe , ce qui lui permet
de survivre sans apport alimentaire pendant plusieurs mois.
Pour vérifier cette hypothèse, nous analyserons les résultats d’expériences menées chez le
mollusque.
2/ Un métabolisme original et surprenant pour un animal.
- Lorsque l’intensité lumineuse est importante (100%), l’élysie produit plus de dioxygène qu’elle
n’en consomme (+17 mL d’O2 par mg), comme le montre les résultats présentés dans le
document 2. Dons ces résultats prouvent que cet animal peut, sous fortes lumières, réaliser la
photosynthèse.
- L’intensité de la photosynthèse est directement proportionnelle à l’intensité lumineuse. Si bien
qu’à l’obscurité (0% intensité lumineuse), il n’y a pas de photosynthèse, l’élysie absorbe
dioxygène (-7 mL d’O2 par mg). Elle réalise uniquement la respiration.
► En période de jeûne, la matière organique produite par photosynthèse sera utilisée par
le mollusque.
- Dans l’expérience (doc. 4) portant sur les échanges de dioxygène de l’élysie au cours de sa vie,
nous constatons que durant les 5 premiers mois, l’intensité de la photosynthèse est
élevée (citer des valeurs) : les chloroplastes sont fonctionnels. Puis avec le temps, leur capacité
photosynthétique diminue, si bien qu’au 7 ème mois, le bilan respiration/photosynthèse devient
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presque nul (par respiration le mollusque consomme presque tout le dioxygène produit par
photosynthèse).
Cette diminution de l’activité photosynthétique peut être expliquer par l’altération des
chloroplastes provenant de l’algue. Ce qui explique son besoin de se nourrir de nouveau.
► Au bout de quelques mois de jeûne, l’élysie est obligée de s’alimenter pour renouveler
« ses » chloroplastes.
Conclusion : L’élysie peut survivre sans apport alimentaire à condition qu’elle soit correctement
éclairée (et en présence de CO2). En effet ses cellules contiennent les chloroplastes qu’elle a
« volé » aux algues consommées. C’est ainsi qu’elle bénéficiera des produits de la photosynthèse
pendant les quelques mois où les chloroplastes sont fonctionnels.
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