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Dernière épreuve pour les candidats du Bac S 2018 - Coef. 6
Bac 2018 Série S : SVT Obligatoire (Coef. 6)
Durée de l'épreuve : 3h30
PARTIE I (8 points)
Le domaine continental et sa dynamique Expliquer la formation des reliefs associés aux chaînes de montagnes de collision ainsi que les mécanismes contribuant à leur disparition. La réponse prendra la forme d’un texte structuré et illustré.
Depuis l’ouverture d’un océan jusqu’à la disparition d’une montagne en passant par l’apparition d’un massif montagneux ,nous observons une grande diversité de phénomènes qui vont engendrer, par définition, de nombreuses modifications du relief. Nous étudierons donc ici dans une première partie le mécanisme de la création des chaines de montagnes par collision. Dans une seconde partie nous aborderons les différentes causes de la disparition des reliefs qui surviennent par la suite.
I. La création de chaines de montagnes
La subduction d’une plaque océanique s’accompagne de la création de relief, il s’agit de l’accrétion continentale. Les minéraux du métagabbro présent dans la croûte océanique plongeante se déshydratent sous l’effet de l’augmentation de la pression. Lorsque la croûte océanique s’enfonce en profondeur, cela provoque une déshydratation des minéraux (shistes verts, schistes bleus puis éclogites). Cette eau est libérée dans la péridotite du manteau, entre 100 et 150 km de profondeur, et va provoquer la fusion partielle de ces péridotites en abaissant leur température de fusion. Le magma ainsi formé arrive en surface (roches volcaniques) et une partie donnera alors des roches plutoniques (granitoïdes).
C’est ce phénomène que l’on appelle l’accrétion continentale car le magma d’origine mantellique aboutit à la création de nouveaux matériaux continentaux.
Le terme ultime de cette subduction correspond à la collision des deux masses continentales. Dans un contexte de convergence il y a fermeture totale de l’océan. Les continents qui le bordaient entrent en contact : c’est la collision. La rencontre entre deux plaques continentales conduit un raccourcissement et un empilement de terrain provoquant une surrection d’une chaîne de montagne. Une partie de la croûte continentale est entraînée dans le plan de subduction. La lithosphère continentale va donc devoir s’adapter à la compression tectonique et ce, en fonction du contexte dans lequel se trouvent les roches :
- en profondeur, il va y avoir formation de plis en raison de la forte température.
- dans les zones superficielles, où la température est plus froide les roche cassantes vont former des structures appelées failles inverses.
- enfin cette croûte continentale subit alors un écaillage et s’épaissit par empilement de nappes de charriage dans la zone de contact entre les deux plaques. L’épaississement crustale (Moho pouvant atteindre 50km) s’accompagne en profondeur de métamorphisme et de la fusion de la croûte continentale avec formation de granite.
II. Les mécanisme de disparition des reliefs
Les chaines de montagnes récentes et les plus anciennes se distinguent par une variation de leurs reliefs et de leurs paysages. En effet les « vieilles » montagnes ne dépassent que très rarement les 1000m d’altitude alors que les plus « jeunes », comme les Alpes, présentent plusieurs massifs a plus de 4000m. Plusieurs phénomènes sont responsables de cette évolution des chaines de montagnes.
Les roches subissent une altération physique :
- par des phénomènes de gel/dégel entraînant leur fracturation par potentielle infiltration d’eau.
- par les variations brutales de température comme celles existant entre le jour et la nuit, particulièrement en haute montagne ou dans les régions désertiques.
- par les racines des végétaux, qui en se développant contribue à leur désagrégation
Les roches subissent également une altération chimique par hydrolyse. Il s’agit de la destruction des minéraux par l’eau. La structure des minéraux (feldspaths et micas) est modifiée (formation de nouvelles structures minérales) et des ions vont être libérés.
Ce phénomène est appelé l’érosion. Les nouveaux minéraux et composé ioniques vont être lessivés.
L’agent de transport des matériaux dégradé est l’eau. Ces matériaux (sédiments) rejoignent un bassin océanique dans lequel ils vont se déposer.
Le flux sédimentaire est la quantité de sédiments déposée dans un bassin en fonction du temps.
L’érosion diminue alors le relief de la chaîne des montagnes. La racine crustale (croûte continentale profonde compensant la masse montagneuse qui s’élève au delà de la surface) remonte ainsi par réajustement isostatique.
Pour finir, en fin de convergence on observe un effondrement par le jeu de nombreuses failles normales.
Tous ces phénomènes tendent donc a modifier les reliefs montagneux dans un premier temps en créant des massifs montagneux très élevés en raison de la collision des plaques lithosphériques continentales puis, par la suite, à l’échelle des temps géologique en abaissant l’altitude de ces reliefs.
PARTIE II - EXERCICE 1 (pour les non spé) (5 points)
Le document 1 compare 2 situations : une répartition des papillons de nuits dans une zone non
éclairée la nuit par des lampadaires et une zone éclairée. Dans le 1er cas, seulement 26% des
papillons sont à la hauteur des lampadaires (74% sont donc au niveau de la végétation plus
proche du sol). Quand les lampadaires sont allumés, la proportion des papillons à hauteur des
lampadaires monte à 47%. Ce document nous montre donc que les papillons ont tendance à
être attirés par la lumière pendant la nuit.
Le document 2 compare le nombre de visite des fleurs par des insectes pollinisateur dans 7
prairies, encore une fois dans 2 situations différentes : avec ou sans éclairage (par des projecteurs
cette fois-ci.) Dans les prairies non éclairées, ce nombre de visites nocturnes s’élèvent à 80
contre seulement 30 dans celles qui le sont. Cet éclairage artificiel diminue donc fortement (plus
de la moitié) la présence des insectes pollinisateurs au niveau de la végétation.
Le dernier document présente le pourcentage de fleurs de cirse maraîchers ayant donné des
fleurs en zone éclairée ou non. Nous constatons que plus de 80% des fleurs donnent des fruits
quand la plante n’est pas éclairée la nuit. Cette proportion perd environ 10% en situation
d’éclairage nocturne.
La présence du fruit résultant directement, dans ce cas, de la fécondation par les insectes
pollinisateurs (zoogamie), nous pouvons déduire de l’analyse de ces documents que l’éclairage
nocturne à un effet néfaste sur la reproduction des plantes à fleurs et ce, en éloignant les
papillons de la végétation.
PARTIE II - Exercice 2 (obligatoire)
Le document 1 présente l’expression d’un gène du développement ,le gène Shh
chez deux espèces. L’expression de ces gènes semble être plus intense (taches plus
sombre) et plus longue (en terme de durée) chez le lézard que chez le python. Ainsi
l’ébauche des membres postérieurs du lézard est plus grande que celle du python.
Le document suivant nous montre que le témoin, une souris non modifiée, présente une
zone sombre plus grande et plus sombre dans les bourgeons des membres antérieurs.
Cela montre une forte présence d’ARN messager du gène Shh et confirme le rôle de cette
séquence qui est présentée comme une séquence d’ADN régulatrice de l’expression du
gène.
A l’inverse, les souris dont la séquence en ZRS a été supprimée, ne présentent pas de
zone sombre donc pas de présence d’ARNm Shh.
Suite à l’insertion de la séquence ZRS du python (pZRS) chez la souris qui en était
dépourvu, on observe une tache de moins de 0,1 mm qui correspond à une faible
quantité d’ARNm Shh mesurée. On peut donc penser que cette séquence présente des
homologie chez les différentes espèces étudiées dans cette expérience.
C’est d’ailleurs ce que vient confirmer le document 3. Lorsque l’on compare les portions
de séquences qui composent le gène chez différents vertébrés, on note que les pythons
ou les boas sont dépourvus de séquence E0 et E1 mais présentent tout de même les
portions E2, E3 et E4.
La présence partielle des portions responsables de la régulation du gène Shh montre que
l’intensité de l’expression d’un gène dépend de sa séquence régulatrice, d’où les
différences observées au document précédent.
Le dernier document nous montre que l’introduction de la séquence E1 de la souris dans
le gène pZRS permet une expression du gène ZRS. Cela correspond un phénotype de la
souris différent. En effet elle possède des membres antérieurs et postérieurs qui sont
normalement développés.
Ces animaux, éloignés phylogénétiquement partagent donc des familles de gènes
responsables des plans d’organisation de leurs organes. Ces gènes présentent des
homologies de séquence car ils dérivent de gènes ancestraux communs.
Ici, l’origine de la réduction ou de la perte des membres chez les serpents et donc due à
la perte de la séquence E1 sur le gène ZRS.
L’intensité et la durée de l’expression des gènes du développement, ainsi que les
variations existant chez les séquences de régulation donnent donc des différences
morphologiques entre les espèces.
Bac 2018 Série S : SVT Spécialité (Coef. 8)
Durée de l'épreuve : 3h30
PARTIE II - EXERCICE 2 - Enseignement de spécialité (5 points)
Le diabete de type 1 est une maladie auto-immune très fréquente à notre époque. Elle est
caractérisée par un défaut de régulation de la glycémie . La cause de ce dysfonctionnement est
une absence de synthèse d’insuline, hormone hypoglycémiante, par le pancréas. La recherche
actuelle tente de trouver des traitements et les documents que nous allons étudier s’intéresse à
une voie de recherche particulière qu’est celle du GABA.
Le document 1a présente la glycémie (taux de glucose dans le sang) chez des souris diabétiques
ayant reçu ou non des injections quotidiennes de GABA. Nous pouvons voir que la glycémie chez
les sujets ayant reçu le traitement on une glycémie qui passe de 30 mM (mmol/L) à environ 12mM
au bout de 75 jours. En comparaison l’expérience témoin (souris auxquelles on injecte de la
solution saline) n’ont pas de modification significative de leur glycemie (autour de 35mM) voire
une légère augmentation. Il est donc possible de dire que le GABA diminue la glycémie chez des
souris diabétiques.
Intéressons nous à présent a son mode d’action. Le document 1b est une observation au
microscope de coupe du pancréas après marquage des cellules B (béta) des ilots de Langhérans,
cellules pancréatique responsable de la synthèse d’insuline. Chez les souris non diabétique
(photo A), elles sont en nombre important (densité de la coloration noire). Chez les souris
diabétiques, nous constatons un nombre de cellules B nettement inférieur. Cela semble être dû à
la présence de lymphocytes infiltrant le tissu car, comme nous l’avons précisé plus tôt, le diabète
est une maladie auto-immune dans laquelle le système immunitaire se retourne contre des
éléments du soi (ici les cellules B). Enfin la photo C nous montre qu’avec des injections
quotidiennes de GABA le nombre de cellule B augmente à nouveau et la quantité de lymphocytes
présents dans le tissu diminue.
Le document 1C compare les quantités d’insuline et de glucagon (hormone hyperglycémiante)
chez des souris diabétique. Nous voyons que le GABA a un effet positif sur la concentration
d’insuline (0,3 ng/dL de plus par rapport au témoin) alors qu’il diminue celle du glucagon (325ug/
mL avec la solution saline témoin contre 125ug/mL avec le GABA).
Ces éléments viennent donc appuyer les potentiels effets bénéfiques du GABA dans le traitement
contre le diabète de type 1, puisque l’on voit la glycémie baisser en cas de traitement et cela
grâce à son effet sur la production d’insuline par les cellules B des ilots de Langhérans.
Le document 2 vient d’ailleurs appuyer cela, en montrant qu’avec une concentration croissante
de GABA (entre 0,05mM et 1mM) le pourcentage de cellules a (alpha) responsable de la synthèse
de glucagon diminue alors que celui des cellules b augemente.
Le document 3 va également dans ce sens en nous décrivant les effets du GABA sur la proportion
des cellules productrices d’insuline et de glucagon. Nous pouvons voir que le GABA, dans un
premier temps augmente le nombre global de cellules dans les ilots. Il a également une influence
sur leur production : le nombre de cellule produisant de l’insuline augmente fortement alors que
celui de celle produisant le glucagon baisse. De plus, des cellules qui produisaient du glucagon
ne le font plus et se mettent à synthétiser de l’insuline.
Ces expériences présentent le GABA comme un traitement potentiel contre le diabète de type I
de par ses effets bénéfiques sur la diminution de la glycémie chez des patients diabétiques. En
effet le GABA semble jouer un rôle dans le rétablissement des cellules beta des ilots de
Langhérans pancréatique responsable de la synthèse d’insuline, l’hormone hypoglycémiante
faisant défaut chez les patients diabétiques.
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