Planches SVT classes de Terminale

   

                    

                                   

                                                             

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Planches SVT classes de première

        

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Corrigé exercice 9 - Maitrise des connaissances

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.

Corrigé

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 :
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.

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.

Corrigé exercice 7 - Maitrise des connaissances

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.

Corrigé

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 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 démontrer 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. 

Corrigé exercice 21 - Exploitation documents

1. Le document 1 correspond à une coupe longitudinale de fibre musculaire (au m. e.) qui met en évidence le sarcomère .

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 précéde 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 ( nerveux et musculaires , ou musculaires);
-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 .

Corrigé exercice 19 - Exploitation documents

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.

Corrigé exercice 17 - Exploitation documents

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 :

- Au repos, la concentration plasmatique de catécholamines des deux sujets est faible et voisine de 300 pg/l.

- Durant l’exercice, celle du sujet greffé augmente plus rapidement et plus fortement que celle du sujet témoin.

- 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 :

Corrigé exercice 16 - Exploitation documents

A/ 1) Au cours de l'expérience, le taux de CO2 augmente tandis que celui de O2 diminue, dans le ballon en caoutchouc.

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2.1) Analyse du document 2:

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).

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2.2) Il s'agit d'une hyperventilation pulmonaire.

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2.3) Hypothèse: Les facteurs responsables de l'hyperventilation du chien A seraient l'augmentation du taux de CO2 et de la baisse de celui d'O2 dans le sang du chien B qui irrigue la tête du chien A.

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3) D'après le document 1, le centre respiratoire du chien est localisé dans l'encéphale.

Justification: C'est la tête du chien A qui est irriguée par le sang du chien B.

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4) Un renouvellement de l'air dans le ballon en caoutchouc entraînerait un retour à un rythme respiratoire normal du chien A.

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B/ 1.1) Analyse du document 3:

Avant l'asphyxie du chien B, la pression artérielle est constante autour de 12 cm de Hg. Après l'asphyxie, 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.

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1.2) Il s'agit d'une tachycardie (accélération du rythme cardiaque).

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2) 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.

D'autre part, la tachycardie s'explique par la stimulation des chémorécepteurs par l'élévation du taux sanguin de CO2. 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 coeur.

Corrigé exercice 15 - Exploitation documents

A.1/ Le potentiel transmembranaire correspond à la différence de potentiel entre l'extérieur et l'intérieur 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+.

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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 diminue de -60 mv à -30 mv.

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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.

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3. Hypothèses: Le maintien du potentiel de repos est du 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.

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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 mileu intracellulaire. Cet échange tendant à s'annuler en présence d'un inhibiteur métabolique signifie qu'il nécessite de l'énergie: c'est un échange actif.

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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.

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Remarque: Il en sera de même pour la diffusion simple de Na+ vers l'axoplasme et sa sortie par transport actif.

Corrigé exercice 14 - Exploitation documents

1) Représentation graphique des taux d'anticorps:

2) Analyse :

-Courbe du taux d'anticorps A1:

Le taux d'anticorps A1 diminue rapidement dès la naissance et s'annule au 9ème mois, passant ainsi de 12g/l à 0g/l;

-Courbe du taux d'anticorps A2:

A la naissance, le taux d'anticorps A2 est nul. Il commence à augmenter régulièrement un mois après la naissance du nourrisson pour atteindre 12g/l au 12è mois.

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3) Le taux d'anticorps A1 élevé à la naissance prouve que les anticorps A1 sont d'origine maternelle.

Le taux d'anticorps A2 qui est nul à la naissance et élevé au 12è mois montre que les anticorps A2 sont produits par le nourrisson.

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4) La période allant du 4è au 6è mois est qualifiée de "moment critique" pour le nourrisson car le taux global d'anticorps est faible, ce qui rend le nourrisson vulnérable.

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5.1) La première injection 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 2è injection 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 mémoires.

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5.2) Représentation de l'allure probable de la courbe.

5.3)La deuxième injection 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.

Corrigé exercice 14 - Raisonnement scientifique

1.Analyse des résultats représentés dans le document 1:

- Le lot a, témoin n’a reçu que l’Iode radioactif ¹³¹I, on constate que l’activité thyroïdienne est moyenne et varie entre 30 et 40%.

- Le lot b ayant reçu en plus une injection de T3 ou T4 a vu son activité thyroïdienne baisser jusqu’en deçà de 25 %, comparée à celle des rats témoins.

- Le lot c a reçu ¹³¹I et TSH d’origine hypophysaire et on note une hausse importante de l’activité thyroïdienne qui atteint 75 % d’ ¹³¹I fixé, par rapport aux témoins.

On en déduit que l’élévation du taux sanguin de T3 ou T4 inhibe l’activité de la thyroïde, tandis que la TSH d’origine hypophysaire stimule le fonctionnement thyroïdien.

2) a- Analyse et interprétation des résultats traduits par les documents 2 et 3 :

Document 2 :

Analyse:

- L’injection de ¹³¹I à la chèvre entraîne une activité thyroïdienne normale de 25%.

- Le refroidissement de l’hypothalamus stimule l’activité de la thyroïde qui passe de 25% à 75%

- L’injection de T3 ou T4 fait baisser l’activité de la thyroïde.

Interprétation : C’est la baisse de la température de l’organisme qui stimule l’hypothalamus, lequel stimule à son tour la thyroïde.

Document 3 :

Analyse :

-Le refroidissement de l’hypothalamus après ablation de l’hypophyse n’a aucun effet sur l’activité thyroïdienne.

-En revanche l’activité reprend avec l’injection de TSH hypophysaire, presque avec la même ampleur malgré l’hypophysectomie.

Interprétation : L’hypothalamus agit sur la thyroïde par l’intermédiaire de l’hypophyse.

b) Schéma du mécanisme régulateur de l’activité thyroïdienne :

Corrigé exercice 13 - Raisonnement scientifique

1.Analyse des résultats expérimentaux :

Première expérience : Cette production de lait est entretenue par voie nerveuse.

Deuxième expérience : La sécrétion de lait est entretenue grâce à ces fibres nerveuses qui envoient des influx nerveux centripètes vers le système nerveux central ; ce sont des fibres afférentes.

Troisième expérience : L’hypothalamus comporte le centre nerveux  responsable de la production de lait et son action passe par la tige pituitaire dans laquelle les neurones hypothalamiques sont en rapport avec les capillaires sanguins qui irriguent l’antéhypophyse.

2. Déduction : La sécrétion de lait se fait par un mécanisme réflexe dans lequel interviennent des conducteurs centripètes (les fibres nerveuses du mamelon) et un centre nerveux (l’hypothalamus).

3.1 La sécrétion lactée est contrôlée par voie neuro-hormonale.

3.2 On peut soit procéder à une destruction de l’hypothalamus ou de l’hypophyse de la brebis, soit lui injecter un produit ayant le même mode d’action que l’hormone de la sécrétion lactée.

 4. Schéma des relations entre les différents organes envisagés :