A- Définitions 

Différence artério-veineuse = quantité d’O₂ dans le sang artériel moins la quantité d’O₂ dans le sang veineux

Vasoconstriction = diminution du diamètre des vaisseaux par contraction des

Débit sanguin = volume de sang circulant dans un vaisseau sanguin par unité de temps

Débit cardiaque = quantité de sang passant par le cœur par unité de temps

Volume courant = volume d’air échangé entre les poumons et le milieu extérieur au cours d’un cycle respiratoire

B- Vrai ou Faux 

Le cœur est approvisionné en nutriments par l’artère aorte.

FAUX = Le cœur est approvisionné en nutriments par les vaisseaux coronaires

Les reins et l’intestin sont des organes irrigués en série.

FAUX = Les reins et l’intestin sont des organes irrigués en parallèle

L’apport préférentiel d’O₂ aux muscles en activité s’accompagne d’une augmentation de l’irrigation du cerveau.

FAUX = L’apport préférentiel d’O2 aux muscles en activité s’accompagne d’une augmentation de l’irrigation du cœur

Le sang envoyé par le ventricule gauche vers les poumons, revient à l’oreillette droite, c’est la circulation pulmonaire

FAUX = Le sang envoyé par le ventricule droit vers les poumons, revient à l’oreillette gauche, c’est la circulation pulmonaire

Lors d’un effort physique, la fréquence cardiaque augmente jusqu’à une certaine limite. VRAI

C- Construire une phrase à partir de mots clefs 

Consigne : Les mots sont à employer après les avoir accordé en nombre et en genre. Certains mots peuvent être utilisés plusieurs fois. SOULIGNER les mots clefs

·         Fournisseurs / Muscles / Dioxygène / Poumons

Les poumons sont les fournisseurs de dioxygène aux muscles

·         Cholestérol / Infarctus du myocarde / Bouchage / Excès

L'excès de cholestérol peut entraîner le bouchage des coronaires et provoquer un infarctus du myocarde

·         Capillaires / Alvéoles / Échanges gazeux

Les échanges gazeux se font entre les alvéoles pulmonaires et les capillaires sanguins

·         Organes / Circulation générale / Dioxygène

C'est la circulation générale qui distribue le dioxygène à l'ensemble des organes

·         Débit alvéolaire / Débit ventilatoire / Effort physique

Lors d'un effort physique, le débit alvéolaire augmente plus vite que le débit ventilatoire

D- Questions de cours 

Citer les évolutions possibles des débits sanguins à l’entrée des organes, suite à un effort physique

Augmentation du débit sanguin local pour les organes sollicités : muscles, cœur, peau

Diminution du débit sanguin local pour les organes peu sollicités : rein et viscères abdominaux

Maintien du débit sanguin local de façon constante pour le cerveau

Citer les mécanismes permettant une distribution accrue en dioxygène vers les muscles actifs

L’augmentation du débit cardiaque fait que le sang circule plus vite => livraison accélérée du dioxygène

Le renouvellement de l’air alvéolaire est plus rapide pour le sang soit toujours  saturé en dioxygène

La disposition en parallèle de la circulation générale associée à une vasoconstriction variable permet une distribution préférentielle en dioxygène aux muscles en activité

Les activités cardiaques et respiratoires évoluent de façon synchrone

le schéma ci-dessous en y rajoutant les légendes manquantes

1.       Fosses nasales

2.       Pharynx

3.       Larynx

4.       Trachée

5.       Plèvre

6.       Bronches

7.       Bronchioles

8.       Alvéoles pulmonaires

9.       Poumons / Lobes pulmonaires

10.   Diaphragme

EXERCICE 1 : Âge, entraînement et adaptation à l’effort physique
On étudie le lien entre la consommation en dioxygène lors d’exercices physiques d’intensité croissante et le volume d’éjection cardiaque, ainsi que le lien entre cette consommation et la fréquence cardiaque, chez trois types d’individus de même âge :

• es lycéens bien entraînés (athlètes d’endurance) : type 1
• des lycéens sédentaires ayant subit 55 jours d’entraînement : type 2
• des lycéens sédentaires (non entraînés) : type 3

1°/ [Docs a et b] Colorier en rouge les tracés du type1, en bleu les tracés du type 2, en vert les tracés du type 3. Justifier votre choix. C’est le sportif qui a la plus grande consommation en dioxygène

2°/ [Doc a] Comparer l’évolution du volume d’éjection systolique en fonction de l’intensité de l’effort produit et selon l’entraînement des individus.

• Quel est l’effet de l’entraînement sur le volume d’éjection systolique ?

L'entraînement sportif permet d'augmenter le volume d'ejection systolique pour une même consommation en O₂

• Quel est l’effet de la variation du volume d’éjection systolique sur l’adaptation à l’effort physique ?

 L'augmentation du volume sanguin permet d'envoyer plus de sang => augmentation du débit cardiaque

3°/ [Doc b] Comparer l’évolution de la fréquence cardiaque en fonction de l’intensité de l’effort produit et selon l’entraînement des individus.

• Quel est l’effet de l’entraînement sur la fréquence cardiaque ?

L'entraînement sportif permet de réduire la fréqeunce cardiaque pour une même consommation en O₂

• Quel est l’effet de la variation de la fréquence cardiaque sur l’adaptation à l’effort physique ?

La fréquence cardiaque permet d'envoyer plus ou moins vite le sang oxygéné aux organes

4°/ [Docs a et b] Compléter le tableau ci-dessous, en y inscrivant les valeurs manquantes et la formule du débit cardiaque

Consigne : Utiliser les valeurs relatives à un exercice physique nécessitant une consommation de dioxygène égale à 2 L.min^-1

EXERCICE 2 : Les besoins de l’organisme au cours d’un effort physique
Afin de comprendre comment l’organisme se mobilise pour permettre la réalisation d’une activité physique, il est nécessaire de quantifier les besoins des cellules musculaires. Détailler vos calculs !

 Le tableau ci-dessous regroupe divers paramètres mesurés sur un individu au repos puis lors d’un exercice intense

1°/ Calculer le débit cardiaque du sujet … :

Calcul débit cardiaque organisme = débit sanguin pulmonaire (circulation en série) ou somme de tous les organes or poumons

Justifier votre réponse.

… au repos : 5L.min^-1

…  à l’effort : 15L.min^-1

2°/ Citer le nom du mécanisme qui permet d’expliquer l’évolution du débit sanguin …

a-      … enregistré au niveau musculaire vasodilation

Quelle photographie illustre ce mécanisme ?

Justifier votre réponse diamètre vaisseau plus grand / irrigation plus importante

b-      … enregistré au niveau rénal vasoconstriction

Quelle photographie illustre ce mécanisme ?

Justifier votre réponse diamètre vaisseau plus petit / irrigation plus faible

Tableau comparatif de quelques paramètres physiologiques au repos et lors d’un effort

3°/ Calculer la différence artério-veineuse [DiffA-V] de concentration en dioxygène … :

¤ … au repos : 200-150=50 mL.L^-1

¤ … à l’exercice : 200-50=150 mL.L^-1

4°/ Calculer la quantité de dioxygène pris en charge par les muscles des jambes en une minute … :

¤ … au repos : DS*DiffA-V = 1*0,05= 0,05 L.min^-1

¤ … à l’exercice : DS*DiffA-V = 4*0,15= 0,6 L.min^-1

5°/ Calculer la quantité de dioxygène prise en charge par le sang en une minute au niveau des poumons … :

¤ … au repos : DC*DiffA-V = 4*0,05 = 0,2 L.min^-1

¤ … à l’exercice : DC*DiffA-V = 12*0,15= 1,8 L.min^-1

De drôles de poissons

     Les cichlidés à damier sont des poissons au dimorphisme sexuel marqué : les mâles ont un corps effilé et leur queue est rouge. Les femelles sont plus dodues, leur queue n’est pas colorée à l’inverse de leur nageoire pectorale qui est rouge. Dans un groupe de Cichlidés à damier, la reproduction est normalement assurée par un mâle et des femelles. Lorsque le dernier mâle du groupe meurt, une des femelles, la plus « développée », change de comportement : elle devient agressive : de plus son corps tend à s’effiler et sa queue se teinte de rouge… Quelques semaines après, de jeunes alevins peuplent l’aquarium.

1- Ces seuls renseignements vous permettent-ils d’affirmer que le phénotype sexuel est sous contrôle génétique ?

Le texte ne donne aucune information permettant d'affirmer ou d'infirmer le contrôle génétique

2- Suite au décès du dernier mâle, une des femelles acquiert des caractères nouveaux. Lesquels ? A quoi ce nouveau phénotype peut-il faire penser ?

La femelle acquiert les caractères mâles : coloration de la queue / corps effilé / comportement agressif

3- Les modifications observées chez une des femelles correspondent à un changement de sexe. Est-ce un facteur génétique ou environnemental qui a déterminé la mise en place de ce nouveau phénotype ?

Le changement de sexe apparaît au décès du dernier mâle. C'est donc un facteur environnemental qui détermine le sexe du nouveau mâle

La « schtroumphfisation » des lutins

     Les lutins sont très inquiets, un des leurs est né en présentant un phénotype rare : il est entièrement bleu. Or cela pourrait correspondre au fait que cet individu présente un génotype rapidement mortel. Comme aucune certitude n’est encore acquise concernant le déterminisme des couleurs chez ces individus, ils font appel à un spécialiste. Celui-ci collecte diverses informations au cours de son séjour chez eux. Voici les informations qu’il a réussi à rassembler :

1. la coloration des lutins est assurée par trois gènes 1, 2 et 3.
2. Chaque gène possède une forme normale (+) et une forme anormale inactive (-)
3. les lutins ne possèdent qu’un allèle (ils sont dits haploïdes) pour chaque gène
4. Les 3 gènes codent pour des enzymes participant aux réactions de synthèse des pigments de la peau de ces individus

Il existe 4 voies métaboliques possibles, mais en dépit d’importants travaux, les recherches n’ont pas encore permis de trancher. Ces 4 possibilités sont proposées ci-dessous. Sur ces 4 possibilités une seule est la bonne

1. Les individus de génotype (1-,2-,3-) sont de phénotype incolore

Les individus de génotype (1+,2-,3-) sont de phénotype vert

Les individus de génotype (1-,2-,3+) sont de phénotype rouge

Les individus de génotype (1-,2+,3+) sont de phénotype rouge

Les individus de génotype (1+,2+,3+) sont de phénotype violet

1. Le génotype mortel est (1-,2+,3-)

Avec tous ces renseignements, le spécialiste très satisfait affirme : « voilà, je connais à présent le génotype de l’individu, et je l’affirme qu’il n’a pas le génotype redouté ! »

Reconstituer le raisonnement du spécialiste des lutins

Pour déterminer le risque qu’a cet individu d’être malade, il faut pouvoir connaître son génotype : est-il (1-,2+,3-) ? Si l’on s’interesse aux voies métaboliques possibles, on constate que la couleur bleue peut correspondre aux génotypes :

Pour la voie A : (1+,2+,3-) / Pour la voie B : (1+,2+,3-) / Pour la voie C : (1+,2+,3_) / Pour la voie D : (1-,2+,3-) Il faut choisir :

Les individus de génotype (1-,2-,3-) sont incolores => n’apporte aucune information

Les individus de génotype (1+,2-,3-) sont verts => n’apporte aucune information

Les individus de génotype (1-,2-,3+) sont rouges => pas la voie B ni la voie C car sinon [Incolore]

Les individus de génotype (1-,2+,3+) sont rouges => pas voie C car sinon [Incolore] ni voie D car sinon [violet]

Les individus de génotype (1+,2+,3+) sont violets => pas voie B car sinon [rouge] ni voie D car sinon [violet-vert]

C’est la voie métabolique A qui contrôle la couleur chez les lutins, dans ce cas le phénotype bleu correspond à un génotype (1+,2+,3_), qui n’est le génotype redouté. Le lutin ne sera donc pas malade !

Le miel et les abeilles

L’abeille prélève le nectar sécrété par certaines fleurs. Celui-ci, mêlé à la salive, s’accumule dans le jabot de son tube digestif, puis donne le miel par régurgitation dans des rayons de la ruche.  Le nectar contient toujours un peu de pollen, prélevé sur les étamines des fleurs. Le nectar est composé de 20% de saccharose, de 80% d’eau et de quelques ions. Un test du nectar à la liqueur de Fehling est négatif. En revanche, un test effectué sur le miel est positif. Le test à la liqueur de Fehling permet de mettre en évidence la présence de glucose.

Certaines abeilles mutantes sont incapables de fabriquer de la salive. Elles peuvent prélever du nectar mais sont dans l’incapacité de le transformer en miel.

Expliquer le mécanisme de la fabrication du miel

Le mécanisme de la fabrication du miel correspond à une réaction enzymatique

Substrats dans nectar des fleurs : Saccharose + eau (absence de glucose au départ)

Enzyme dans salive : Saccharase (sans enzyme pas de réact° chez mutantes)

Produits dans miel : Glucose (présence de glucose à la fin => réalisat° d’une réact°)

Bon emploi du vocabulaire des enzymes

Le code génétique

Le but de cet exercice est d’utiliser vos connaissances sur la synthèse protéine et le code génétique pour :

è établir la séquence d’acides aminés à partir d’un brin d’ADN transcrit

è étudier les conséquences des changements pouvant affecter un gène

Soit la séquence Xdes nucléotides extrait d’un gène codant pour une protéine humaine. La séquence présentée est celle du brin transcrit.     

1°/ En utilisant le tableau du code génétique, donner la séquence des acides aminés déterminée par la séquence X.

séquence X = Phé - Ser - Thr - Val - Glu - Cys - Gly - Pro

2°/ Des changements ponctuels peuvent intervenir au niveau de cette séquence X

Consignes : Les quatre cas envisagés sont indépendants et l’on part chaque fois de la séquence X.  Afin d’avoir une démonstration rigoureuse vous devez réécrire à chaque fois l’intégralité de la séquence de nucléotide et la séquence d’acides aminés correspondante.

1^er cas :

- Quelle conséquence aurait un remplacement de l’adénine en position 18 par une molécule de guanine ? ACA --> ACG => Cys --> Cys

- Quelle propriété du code génétique est mise en évidence dans ce cas ? Le code génétique est redondant.

- Quelle est la conséquence sur le fonctionnement de la protéine ? La protéine reste la même (séquence primaire inchangée)

2^ème cas :

- Quelle conséquence aurait un remplacement de l’adénine en position 18 par une molécule de thymine ? ACA --> ACT  => Cys --> STOP : fin de la synthèse de la protéine.

- Quelle propriété du code génétique est mise en évidence dans ce cas ? Le code génétique est ponctué.

- Quelle est la conséquence sur le fonctionnement de la protéine ? La protéine ne sera pas fonctionnelle.

3^ème cas :

- Quelle conséquence aurait un remplacement de l’adénine en position 18 par une molécule de cytosine? ACA --> ACC  => Cys --> Try : Mutation par substitution

- Quelle propriété du code génétique est mise en évidence dans ce cas ? Le code génétique est non ambigu.

- Quelle est la conséquence sur le fonctionnement de la protéine ? La conséquence sur le fonctionnement de la protéine  dépend de l'emplacement de l'acide aminé touché. Il y a de grand risque pour changer l'activité de la protéine

4^ème cas :

- Quelle conséquence aurait l’ajout d’une guanine entre la cytosine de la position 9 et la cytosine de la position 10 ? AAA AGA TGC GCA GCT TAC ACC AGG G => Phé-Ser-Thr-Arg-Arg-Met-Try-Ser :

- Quelle propriété du code génétique est mise en évidence dans ce cas ? Décalage du cadre de lecture, création d'une nouvelle protéine, Code génétique non chevauchant

- Quelle est la conséquence sur le fonctionnement de la protéine ? Changement de la fonction initiale.

4°/ Quelle(s) propriété(s) du code génétique n’est (ne sont) pas évoquée(s) dans les quatre exemples précédents ? Par quel type d’expérience peut-on mettre en évidence cette (ces) propriété(s) ?

Universalité par la transgénèse (exemple à donner)

 À partir de l’étude des documents 1 et 2, donnez les arguments en faveur de l’hypothèse selon laquelle les deux roches récoltées à l’île de Groix résultent de la subduction ancienne d’une lithosphère océanique, conformément au modèle théorique présenté dans le document de référence.

Introduction = Rappel sujet

DOC 1

Roches métamorphiques ont la composition chimique d'un basalte océanique

Roches récoltées (en surface) âgées d'au moins 350 Ma (méthode Rb/Sr)

Un point commun : grenat de type G1

=> Ces roches ont un passé océanique (ancienne croûte océanique)

Hypothèse = changement minéralogique engendrée par subduction => changement P, T => explication du métamorphisme

DOC 1 + 2

Échantillon 1 = glaucophane + plagioclase + grenat G1

=> Association compatible domaines B/C par la présence de la glaucophane

=> G1 = 400°/0,9 GPa => domaine B (info échantillon 2) / profondeur d'environ 30 km

Échantillon 2 = grenat G1/G2 + jadéite

=> Association compatible domaine D

=> G2 = 500°/1,8 GPa => domaine D (info échantillon 2) / profondeur d'environ 60 km

Grenat G1 est inclus dans Grenat G2 => citation du principe d'inclusion

Évolution des conditions de formations G1 puis G2

=> Passage du domaine B à D = enfoncement de la croûte océanique

=> Confirmation subduction

BONUS = Création d'un diagramme P,T,t

BILAN

E1 = domaine schiste bleu / E2 = domaine éclogites => basalte métamorphisé arguments subduction

Grenat de E2 à enregistrer l'enfouissement en profondeur (conditions P,T)

La datation Rb-SR donne un âge ancien

BONUS = Reprise du document de référence avec placement E1 et E2