Sujet Métropole juin 2001    

                      

                    Biologie Humaine (10 points)

1. L’ORGANISATION CARDIAQUE (1,5 point)

 

           1.1 Annoter le document 1 (à rendre avec la copie).

1.2 Le cœur est traversé par le sang que l’on représente habituellement 
par deux couleurs conventionnelles.

                1.2.1 Préciser la signification de ces deux couleurs.

1.2.2 En utilisant les couleurs conventionnelles indiquer par 
des flèches sur le document 1, le trajet intracardiaque du sang
 

2. L’ACTIVITÉ MÉCANIQUE CARDIAQUE (3,5 points)

L’activité cardiaque a été mise en évidence par des enregistrements notés A, B et C sur
 le document 2.

Le cœur fonctionne selon une succession de cycles. 

2.1 Préciser les limites d’un cycle en utilisant les lettres portées sur l’axe x,
 puis définir et calculer la fréquence cardiaque.

2.2 Préciser sur la copie pour l’enregistrement A, les évènements se 
déroulant aux repères b, c, d et e.

2.3 Utiliser les lettres placées sur l’axe des x pour repérer les différentes 
phases d’un cycle et les nommer.

2.4 En utilisant tous les renseignements apportés par les enregistrements A
 et B du document 2, expliquer le trajet du sang dans le cœur en utilisant 
le jeu des valvules, les bruits observés et les variations de pression.

 

3. L’ACTIVITÉ ÉLECTRIQUE CARDIAQUE (3,5 points)

3.1 Analyser le tracé de la courbe C du document 2 en précisant à quel 
événement correspond chaque onde.

3.2 Un cœur de mammifère (chien) bat normalement selon un rythme de
 80-90 battements par minute. Si l’on isole ce cœur en supprimant toutes 
les connexions nerveuses, mais en le perfusant avec du liquide 
physiologique à 38°C, ce cœur continue à battre mais à un rythme de
 135-150 battements par minute.

3.2.1 Analyser l’expérience. Préciser la caractéristique du 
fonctionnement cardiaque mise en évidence.

3.2.2 Nommer le tissu responsable de cette caractéristique.

3.3 Ce tissu est localisé sur le schéma du document 3. Indiquer sur la copie
, les noms des parties repérées par les numéros 1 à 4 sur le document 3.

3.4 Une autre expérience a été réalisée sur un cœur de chien dénervé et 
perfusé pour mettre en évidence une autre caractéristique de ce tissu.

On détruit l’élément 1 du document 3, les oreillettes et les ventricules 
cessent de battre puis les quatre cavités reprennent leurs contractions et 
battent simultanément sur un rythme ralenti.

Analyser l’expérience présentée. Que peut-on en déduire ?

 

4. ÉTUDE DE LA TRANSMISSION HÉRÉDITAIRE DE L’HYPERCHOLESTÉROLÉMIE

(1,5 point)

Dans toutes les populations humaines, on trouve trois catégories d’individus :

· Ceux, à risque très élevé (RE), qui développent dès l’enfance une
 athérosclérose fulminante et meurent d’infarctus du myocarde avant 
l’âge de 15 ans.

· Ceux, à risque moyen (RM), qui sont atteints assez tôt d’athérosclérose
 et sont frappés d’infarctus du myocarde vers la quarantaine.

· Ceux, à risque faible (RF).

Une des causes de l’hypercholestérolémie est d’origine génétique ; dans ce cas
 elle est due à un déficit en récepteurs membranaires de nature protéique qui
 participent à la récupération du cholestérol. Le tableau ci-dessous montre les 
proportions relatives en récepteurs dans les trois populations.

 

Individus

RF

RM

RE

Taux de récepteurs membranaires

100 %

50 %

0 %

 

4.1 Définir les termes gène, autosome, génotype et phénotype.

4.2 Le gène responsable du déficit en récepteurs est porté par un autosome. Il existe 2 formes alléliques codominantes de ce gène.

Convention d’écriture : S pour allèle sain

                                     H pour allèle responsable de la maladie.

A partir des données fournies et d’un raisonnement argumenté, écrire les 
génotypes des 3 catégories d’individus.

 

 

À RENDRE AVEC LA COPIE

 

DOCUMENT 1 : Coupe frontale du cœur 

 

 

 

 

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DOCUMENT 2 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DOCUMENT 3 :

 

 

 

 

 

 

 

 

ÉLÉMENTS DE CORRECTION

1. L’ORGANISATION CARDIAQUE. (12 points)

1.1 Annotations du document 1 (8 points), 0,5 par annotation

(sur le document)

artère pulmonaire droite crosse aortique (aorte)

veine cave supérieure artère pulmonaire gauche

oreillette droite veines pulmonaires

veine cave inférieure oreillette gauche

valvules tricuspides valvules sigmoïdes

cordes valvules mitrales

ventricule droit ventricule gauche

aorte

On acceptera valvules auriculo ventriculaires

 

1.2

1.2.1 Couleur bleue = sang non hématosé (2 points)

Couleur rouge = sang hématosé

1.2.2 (2 points)

 

2. L’ACTIVITE CARDIAQUE. (28 points)

 

2.1 (4 points)

Cycle cardiaque = délimitation de a → f.

Définition de la fréquence : nombre de révolutions cardiaques par minute

Calcul : Durée d’un cycle : 0,8 s

Fréquence = nombre de révolutions par minute

= 60 : 0,8 = 75 révolutions par minute.

 

2.2 (4 points)

Fermeture des valvules auriculo-ventriculaires = b

ouverture des valvules sigmoïdes = c

fermeture des valvules sigmoïdes = d

ouverture des valvules auriculo-ventriculaires = e

2.3 (3points) ab : systole auriculaire

bc : systole ventriculaire

ef : diastole

2.4 (17 points)

 

Systole auriculaire : le sang est propulsé de l’oreillette dans le ventricule
 grâce :

         - à la contraction de l’oreillette.

- aux différences de pression (pression intra-auriculaire
 supérieure à la pression intra-ventriculaire).

Quand la pression intra-ventriculaire devient supérieure à la
 pression intra-auriculaire
  è fermeture des valvules auriculo-ventriculaires 
è bruit long : TOUM.

 

                    Systole ventriculaire.

- phase b-c : toutes les valvules sont fermées. Le sang reste dans le ventricule (phase iso volumétrique) .

- phase c-d : la pression intra-ventriculaire devient supérieure à la pression intra-aortique è ouverture des valvules sigmoïdes è éjection du sang du ventricule dans l’aorte (phase d’éjection). Quand la pression intra-aortique est supérieure à la pression intra-ventriculaire è fermeture des valvules sigmoïdes è 2ème bruit court : TA. Le sang ne peut pas revenir dans le ventricule (phase d-e).

Diastole.

Le sang entre passivement dans l’oreillette. Quand la pression dans l’oreillette est supérieure à celle du ventricule, les valvules auriculo-ventriculaires s’ouvrent (phase e-g) è le sang entre dans le ventricule.

 

3. L’ACTIVITE ÉLECTRIQUE CARDIAQUE. ( 28 points )

 

3.1 Tracé de l’électrocardiogramme (6 points)

- onde P = dépolarisation de l’oreillette

- complexe QRS = dépolarisation du ventricule

- onde T = repolarisation du ventricule

 

3.2

3.2.1 (4 points)

Le cœur continue de battre sans action du système nerveux 
et son rythme est plus rapide que dans l’organisme.

⇒ cardio modération permanente

⇒ caractéristique : AUTOMATISME.

3.2.2 Tissu nodal (2 points)

nœud sinusal (Keith et Flack)

nœud auriculo ventriculaire (Aschoff-Tawara)

faisceau de His

réseau de Purkinje

3.3 (4 points) (sur le document)

 

3.4 (12 points)

- La destruction du nœud sinusal entraîne un arrêt puis une reprise avec
 ralentissement du rythme cardiaque è dans les conditions normales le 
nœud sinusal détermine l’automatisme cardiaque. Il impose un rythme 
rapide. Sa destruction coupe toute communication vers le nœud
 auriculo-ventriculaire, d’où l’arrêt momentané.

Déduction : c’est le « Pace Maker physiologique ».

 

4. TRANSMISSION HÉRÉDITAIRE DE L’HYPERCHOLESTÉROLÉMIE. (12 points )

4.1 Définitions (6 points)

- Gène = séquence d’ADN qui porte l’information
 codant pour la synthèse d’une protéine ou d’un 
polypeptide.

- Autosome = chromosome dont l’information 
génétique n’intervient pas dans la détermination du 
sexe.

- Génotype = l’ensemble du matériel génétique d’une 
cellule (exprimé ou non).

- Phénotype = ensemble des caractères observables 
d’un individu résultant de l’expression de son génome.

4.2 (6 points)

Les trois phénotypes.

Convention d’écriture : allèle sain è S et allèle malade è H

RF homozygote S , RM hétérozygote S , RE homozygote H

RE H Þ homozygote pour l’allèle Þ pas de synthèse de récepteurs H

Þ accumulation de cholestérol.

RF S Þ homozygote pour l’allèle Þ fabrication de récepteurs S

Þ récupération maximale de cholestérol.

RM S Þ hétérozygote pour l’allèle possède la moitié des récepteurs H

membranaires. L’allèle S s’est exprimé normalement mais pas l’allèle H Þ faible récupération du cholestérol.