Sujets
ES des épreuves Enseignement Scientifique
Session 2010 - Nouvelle Calédonie |
Durée de l'épreuve : 1 h 30
Coefficient : 2
L'usage de la calculatrice et l'usage d'un dictionnaire sont interdits.
Le candidat traitera le thème obligatoire et un thème au choix parmi les deux proposés.
DU GÉNOTYPE AU PHÉNOTYPE, APPLICATIONS BIOTECHNOLOGIQUES |
Document :
Décrite en 1860 par le docteur Duchenne, à Boulogne-sur-Mer, la myopathie de Duchenne est
la plus répandue des myopathies* de l'enfant : elle concerne 1 garçon sur 3500 à la naissance.
La myopathie de Duchenne est une maladie qui touche l'ensemble des muscles de l'organisme
(muscles squelettiques**, muscle cardiaque et muscles lisses***).
L'enfant atteint présente en général peu de signes de la maladie avant l'âge de 3 ans mais il
marche parfois tard, tombe souvent et se relève difficilement. Au fil des années, apparaît une
faiblesse musculaire progressive des membres et du tronc. Bientôt la montée des escaliers,
puis la marche, vers 10-12 ans, deviennent impossibles et l'utilisation des membres supérieurs
se limite progressivement.
L'atteinte des muscles respiratoires rend l'enfant particulièrement sensible aux infections
broncho-pulmonaires et nécessite souvent la mise en place d’un appareil de ventilation
assistée. Le muscle du coeur est aussi le siège d’une destruction des cellules musculaires : il
perd alors en souplesse et en efficacité.
La myopathie de Duchenne est liée à l'absence d'une protéine appelée dystrophine. La
dystrophine est une protéine spécifique des cellules musculaires. Allongée en bâton, elle est
localisée sous la membrane de la cellule musculaire. Elle est associée à d’autres protéines qui
forment ensemble un complexe moléculaire appelé DAP (dystrophin associated proteins). Ce
complexe renforce la membrane de la cellule musculaire, ce qui assure la solidité et la
résistance du muscle.
La dystrophine est codée par le gène appelé DMD, localisé sur le chromosome X. Dans la
myopathie de Duchenne, le gène DMD est porteur de mutations qui sont responsables d'une
absence totale de dystrophine. En l'absence de dystrophine, le complexe DAP est instable et la
membrane des cellules musculaires est plus fragile. Les cellules musculaires ont alors
tendance à s'abîmer quand elles se contractent. La fragilité des cellules musculaires aboutit à
leur destruction, entraînant la disparition progressive des muscles.
* Myopathie : maladies des muscles.
** Muscles squelettiques : muscles rattachés aux os et permettant les mouvements.
*** Muscles lisses : muscles des intestins, de l’estomac, de la paroi des artères, de la vessie, etc.
Première
question (12 points)
Saisir des informations
À l'aide des informations tirées du document, indiquez quel est le phénotype d’un malade atteint
de la myopathie de Duchenne à l’échelle de l’organisme, de la cellule et de la molécule et
expliquez pourquoi cette maladie est dite « génétique ». |
Deuxième
question (8 points)
Restituer des connaissances
Expliquez sous forme d’un schéma, comment un gène intervient dans l'établissement du phénotype. |
UNE RESSOURCE INDISPENSABLE : L'EAU |
Le dessalement de l’eau de mer est-il écologique ?
Document
En pleine expansion, le dessalement de l'eau de mer pour produire de l’eau douce apporte une
solution aux régions côtières victimes de la sécheresse, comme le pourtour méditerranéen ou la
péninsule arabique. Mais cette solution incontournable pour les uns est très critiquée par les
autres, qui dénoncent le coût énergétique et les rejets de ces usines de plus en plus
gigantesques.
Bien que le coût énergétique du dessalement varie du simple au double selon le procédé utilisé,
il reste trop élevé dans tous les cas. De plus, les usines de dessalement sont essentiellement
alimentées par des énergies fossiles (pétrole, charbon…). Or, ces énergies présentent
l'inconvénient d'émettre du dioxyde de carbone, des oxydes de soufre et d'azote, dont on
connaît l’impact sur l’environnement.
Même si on résolvait la question énergétique, il resterait un second problème, celui de la
pollution du milieu marin environnant. En effet, quel que soit le procédé utilisé, toutes les usines
de dessalement produisent d'importantes quantités de saumure* qu’elles rejettent dans l’océan.
La principale menace vient des sels (chlorure de sodium essentiellement et autres sels
minéraux). En Espagne, des études ont montré que la Posidonie, une plante aquatique, est très
sensible aux variations du taux de sels. La forte teneur en sels des saumures rejetées risque
donc de porter préjudice aux peuplements de Posidonies qui constituent des écosystèmes
majeurs de la Méditerranée.
De plus, les saumures rejetées contiennent des résidus chimiques et des particules
métalliques. Les usines de dessalement doivent en effet subir des opérations de traitement et
de nettoyage chimiques afin d'éviter les contaminations bactériennes, la formation de tartre, et
autres nuisances. Par exemple, le chlore est utilisé pour désinfecter les installations. C'est un
produit très efficace mais qui, une fois libéré dans le milieu marin, peut tuer des organismes
a priori non visés. Heureusement, tout en restant toxique à faible dose, le chlore se dilue
rapidement. Ce n'est pas le cas du cuivre issu de l’usure des tuyauteries. Arraché en quantité
importante et rejeté dans la saumure, il risque de s'accumuler dans les sédiments et d’avoir des
effets toxiques à long terme sur les espèces vivant dans la zone de rejet.
Enfin, dans certaines unités de dessalement, la température de la saumure rejetée est de 5°C à
15°C supérieure à celle de l’eau de mer, pouvant là aussi induire des effets environnementaux.
D'après Sabine Lattemann, dossier spécial La Recherche N°421, 07/2008
* Saumure : solution très concentrée en sels.
Première
question (10 points)
Saisir des informations
Le dessalement de l’eau de mer semble prometteur pour produire de l’eau douce dans les
régions côtières où elle manque. Pourtant, cette technique est critiquée par certains. A partir des informations tirées du document, indiquez quels sont, selon l’auteur du texte, les problèmes posés par le dessalement de l’eau de mer. |
Deuxième
question (10 points)
Restituer des connaissances
Présentez les principaux réservoirs d’eau de la planète. Indiquez ceux qui peuvent fournir de l’eau consommable par l’Homme et expliquez pourquoi il faut les protéger. |
UNE RESSOURCE INDISPENSABLE : LE BOIS |
Les bois dont on fait des bateaux
Document 1 : Les bateaux en bois
La construction navale a été grosse consommatrice de bois. La célèbre forêt de Tronçais
dans l’Allier fut réaménagée en 1670 par Colbert, afin de doter le royaume de France d'une
marine puissante. Pour chaque partie du navire, en fonction des contraintes subies, il fallait
des qualités de bois particulières. Pour la coque, soumise à la mer, le bois devait être dur,
posséder une grande résistance et une densité suffisante pour ne pas pourrir. Pour les
parties hautes, les bois peu denses étaient privilégiés afin de permettre une bonne tenue en
mer. Ces bois devaient également être souples et résistants, en particulier pour les mâts.
Il fallait également tailler des pièces de bois courbées car les bateaux étaient tout en arrondi.
Pour cela, il fallait trouver des arbres naturellement tordus, car les pièces courbées doivent être taillées dans le sens des fibres du bois pour être résistantes.
D'après www.onf.fr et Atlas du bois de Patrick Gay
Document 2 : Le chantier de l’Hermione
Rochefort (Charente-Maritime), une équipe de passionnés reconstruit la frégate Hermione,
ce grand navire en bois qui en 1780 permit à La Fayette de traverser l’Atlantique pour
rejoindre l’Amérique.
Le bois utilisé pour la coque est essentiellement du chêne, un bois dur, dense, résistant,
durable à l’air ou sous l’eau (uniquement le coeur de l’arbre, soit 25% du bois). Les chênes
droits se trouvent facilement, mais les bois tordus sont rares, car depuis la fin de la marine à
voile, les forestiers ont inlassablement éliminé les chênes courbés. Les pièces courbées sont
taillées sur place et le reste des arbres est utilisé comme bois de chauffage. Le chantier de
l’Hermione a nécessité environ 10 000 m3 de chêne dont seulement 1000 m3 ont servi àélaborer des pièces pour le bateau. Pour le haut du bateau, le bois utilisé provient de forêts
de résineux de l’Est de la France, qui fournissent des bois légers, souples et résistants.
D'après www.hermione.com et « bois et forêts » du groupement des sylviculteurs du Bas-Rhin
Première
question (12 points)
Saisir des données et les mettre en relation
Montrez que les types de bois choisis pour le chantier de l’Hermione ainsi que les quantités
de bois inutilisé s’expliquent par les nombreuses contraintes liées à la construction d’un
bateau en bois. |
Deuxième
question (8 points)
Restituer des connaissances
Après avoir montré comment la forêt participe au cycle du carbone, vous expliquerez en quoi les déforestations intensives peuvent perturber ce cycle. |