Sujet zéro 2020 D - Spécialité SVT - Corrigé

QCM et question ouverte (10 points)

Partie 1 : QCM (3 points)

Attention

Le jour de l’épreuve, plusieurs réponses peuvent paraître justes ; les consignes sont claires, il ne faut indiquer qu’une seule lettre.

Astuce

Avec l’éloignement, la lithosphère se refroidit au contact de l’océan (ceci rend les affirmations b. et d. fausses). Le manteau s’épaissit sinon l’équilibre isostatique serait perdu, ce qui provoquerait l’effondrement des croûtes océaniques dans le manteau de plus en plus épais (ceci rend l’affirmation c. fausse, car l’affirmation parle d’une diminution d’épaisseur).

Astuce

Cette structure est appelée un ophiolite (définition vue en cours). Toute autre proposition de succession est fausse. L’affirmation d. est fausse car les roches sédimentaires n’appartiennent pas aux ophiolites.

Astuce

Lorsqu’une roche se refroidit lentement, les cristaux qui la forment sont de grosse taille en lumière polarisée et analysée. On observe en effet une absence de micro-cristaux sur la photo de droite. Les affirmations b. et c. sont donc fausses, car le terme « verre » renvoie à la présence de micro-cristaux. L’affirmation d. est fausse car on voit clairement sur la photographie, qu’il y a plusieurs cristaux différents : on distingue des cristaux tantôt zébrés, tantôt craquelés.

Partie 2 : Les roches magmatiques dans une zone de subduction (7 points)

Les zones de subduction présentent une activité volcanique bien spécifique. Cette activité met en place des ensembles aussi spectaculaires que la Cordillère des Andes : sur plusieurs milliers de kilomètres, des dizaines de volcans s’alignent le long de la plaque océanique en cours d’enfouissement.
Comment expliquer les liens entre cette subduction et la production du magma qui alimente ses volcans ?

Astuce

Reformuler la problématiques permet de montrer à vos correcteur·rice·s que vous avez bien compris la question posée.

• Importance de la température

Le magma est formé de péridotite (roche principale du manteau) en fusion partielle. Ainsi, pour que le magma soit généré, la péridotite doit être soumise à des conditions de pressions et de températures adéquates. Si ces conditions ne sont pas réunies, elle reste solide.
Or, dans les zones de subduction, on relève des anomalies thermiques. Depuis sa mise en place au niveau de la dorsale, la lithosphère océanique s’est refroidie. Lorsqu’elle entre en subduction, cette lithosphère s’enfonce dans le manteau, le rendant anormalement froid.

Dans ces conditions, il est impossible que la péridotite se transforme en magma : l’isotherme de la zone de subduction ne croise jamais le solidus. Le solidus modélise la limite entre la péridotite solide et le magma.

Si l’on s’en tient à ce modèle, il est donc impossible que du magma soit produit dans les zones de subduction.

• Importance du métamorphisme

Lorsque la lithosphère océanique entre en subduction, les roches qui la forment vont se métamorphiser : sous l’effet de la pression et de la température, les minéraux qui constituent la roche vont se réorganiser. Cette métamorphisation s’accompagnera d’une hydratation puis d’une déshydratation.
Le gabbro, par exemple, se transforme en métagabbro puis en éclogite. Le métagabbro est une roche hydratée, alors que l’éclogite est une roche déshydratée.

Il est important de noter que l’eau libérée lors de l’obtention de l’éclogite va être récupérée par la péridotite. Dans les zones de subduction, l’état de la péridotite est particulier : elle est hydratée.
Or, la péridotite hydratée a la caractéristique d’entrer en fusion plus facilement que la péridotite normale décrite en première partie de notre analyse.

À partir de $80\,\text{km}$ de profondeur et $1\ 200\,\degree\text{C}$, l’isotherme de la zone de subduction croise le solidus : du magma peut être produit.

• Bilan
• Le magma est créé en profondeur dans le manteau lithosphérique chevauchant la plaque subduite (la plaque sud-américaine si on prend l’exemple de la Cordillère des Andes). L’hydratation des péridotites rend possible leur fusion partielle. En remontant en surface, ce magma est libéré sous la forme d’éruptions explosives.

Proposition 1-5 : QCM et question ouverte (10 points)

Partie 1 : QCM (4 points)

Attention

Le jour de l’épreuve, plusieurs réponses peuvent paraître justes ; les consignes sont claires, il ne faut indiquer qu’une seule lettre.

Astuce

La structure moléculaire de l’ADN est riche en atomes d’azote $\text{N}$. C’est pourquoi, dans l’exprérience de Meselson et Stahl, on se propose de marquer l’ADN avec de l’azote dense $^{15}\text{N}$, puis moins dense $^{14}\text{N}$, afin de suivre son mode de réplication.

Astuce

L’azote $^{14}\text{N}$ est moins dense que l’azote $^{15}\text{N}$ ($1,710$ contre $1,721$).

Astuce

On observe une baisse de densité entre la génération 0 et la génération 1. Si l’ADN s’était simplement cloné en mode conservatif la densité aurait été la même ($1,721$ à la génération 0 et à la génération 1) : or, ici, le placement de l’ADN est décalé à gauche en génération 1 (donc il décroît) sur l’échelle de densité.

Astuce

L’hypothèse de la réplication dispersive peut-être exclue dès la première génération car, ici, nous disposons de captures entre les générations. On peut donc voir, entre la génération 0 et la génération 1, la présence de deux bandes de couleurs bien distinctes. Or, si la réplication avait été dispersive, ces bandes auraient été chamarrées, alternant chacune des zones sombres et des zones claires.

Astuce

À la deuxième génération on distingue clairement deux bandes d’ADN : une qui est un mélange dense/moins dense et une autre juste moins dense après deux divisions successives. Logique, puisque toutes les nouvelles mitoses depuis la génération 0 s’effectuent dans un milieu contenant des molécules $^{14}\text{N}$ au lieu de $^{15}\text{N}$.

Partie 2 : Anticorps et immunité adaptative (6 points)

Astuce

Il sera fortement conseillé d’illustrer ce travail au moyen de schéma.

L’immunité adaptative se déclenche lorsque l’immunité innée n’a pas été suffisante pour juguler une infection. Le virus de la grippe, par exemple, nécessite d’être combattu au moyen de ce genre de défense immunitaire spécifique. Cette dernière s’accompagne d’une production d’anticorps.
Comment ces anticorps sont-ils produits et comment assurent-ils l’élimination de ce type d’agents pathogènes ?

Astuce

Reformuler la problématiques permet de montrer à vos correcteur·rice·s que vous avez bien compris la question posée.

• La production d’anticorps

Les anticorps sont des protéines qui sont synthétisées par des globules blancs spécifiques.
Une fois qu’un lymphocyte B a reconnu un antigène à la surface d’un agent pathogène, il se clone avant de se différencier en plasmocyte sous l’effet de l’interleukine. Or, l’unique fonction des plasmocytes est la production d’anticorps circulants.

L’immunité adaptative permet donc de produire d’énormes quantités d’anticorps, qui vont circuler grâce au système sanguin.
Quelle est la fonction de ces anticorps circulants ?

• Élimination des agents pathogènes

Les anticorps circulants vont se fixer sur les antigènes présents à la surface des agents pathogènes. Ceci aura un premier effet : bloquer le caractère pathogène de l’agent infectieux. C’est ce qui se passe pour le virus de la grippe : le fait qu’il soit « encerclé » l’empêche d’infecter de nouvelles cellules.

Par la suite les anticorps, associés aux agents pathogènes, sont reconnus par les macrophages. Les macrophages sont des globules blancs spécialisés, capables de phagocytose. La phagocytose est le nom donné à l’internalisation des complexes anticorps-antigènes. Une fois internalisé, ces complexes seront dégradés par des enzymes ; au final, l’antigène et l’anticorps sont éliminés.

• Bilan
• Les anticorps sont les effecteurs de la réponse immunitaire adaptative. Ils sont produits par les plasmocytes et ils facilitent la phagocytose, réalisée par les macrophages. Cette réponse est qualifiée d’adaptative, car elle est adaptée à chaque antigène. Elle est très efficace, ceci explique pourquoi la guérison est quasi systématique.