Corrigé Bac STL Chimie Biochimie Sciences du vivant 2014

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Épreuve : sciences physiques
Session 2014
Durée de l’épreuve : 3h
Coefficient : 4
PROPOSITION DE CORRIGÉ
2
Publié le : jeudi 19 novembre 2015
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Nombre de pages : 8
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Ce sujet est prévu pour être traité en deux heures.
BACCALAURÉAT
MARDI 17 JUIN 2014
SESSION 2014
Série: Sciences et Technologies de Laboratoire
TECHNOLOGIQUE
Sousépreuve écrite de Chimie – biochimie – sciences du vivant
Spécialités : Biotechnologies  Sciences physiques et chimiques en laboratoire
L’usage de la calculatrice est autorisé.
Coefficient de la sousépreuve : 4
Ce sujet comporte8pages.
Les 2 parties sont indépendantes.
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Partie 1 : pages 2 à 4 Partie 2 : pages 5 à 8
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Les sujets de CBSV et de spécialité seront traités sur des copies séparées.
L’évaluation tiendra compte de la qualité de la rédaction et de la présentation
Les perturbateurs endocriniens : Etude des effets du bisphénol A (BPA) sur la reproduction
Début 2013, l'Organisation Mondiale de la Santé a publié un rapport sur les perturbateurs endocriniens, dans lequel elle évalue l'impact de ces produits chimiques sur la santé publique. Le nombre de pathologies liées à une dérégulation du système hormonal augmente depuis vingt ans. L'implication de ces molécules dans ces pathologies est suspectée. (Source :La Recherche, juin 2013)
Partie I  Communication hormonale et perturbateur endocrinien (8 points)
L'étude de la communication hormonale permet de comprendre les étapes susceptibles d’être affectées par le bisphénol A (BPA). L’étude est limitée à deux hormones de la reproduction, l’hormone lutéinisante (LH) et l’œstradiol.
QUESTIONS : A l'aide desdocuments A et Bet des connaissances acquises lors de la formation, répondre aux questions suivantes : 1.1. Décrire les étapes de la communication hormonale, de la cellule endocrine sécrétrice à l’effet biologique observé. La cellule sécrétrice produit l’hormone et la sécrète dans le liquide extracellulaire. L’hormone est ensuite véhiculée par le sang soit de façon libre (hormone de nature polaire) soit liée à une protéine transporteuse (hormone de nature apolaire) jusqu’aux cellules cibles qui possèdent des récepteurs spécifiques à cette hormone. En fonction de la nature de l’hormone, ces récepteurs sont soit intracellulaires soit membranaires. Cela induit un effet biologique. 1.2. Dans ledocument A, une des cellules est insensible aux 2 hormones étudiées. Expliquer cette insensibilité. La cellule cible 3 est insensible aux deux hormones car elle ne possède pas de récepteurs spécifiques aux deux hormones : LH etœstradiol. 1.3. Identifier sur les formules de l’œstradiol et de la sous-unité α de la LH les fonctions chimiques signalées par les flèches repérées de A à D. A : fonction alcool secondaire ou hydroxyle B : fonction amine primaire C : acide carboxylique ou fonction carboxyle D : fonction amide (ou liaison peptidique)
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
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Indiquer la signification des symboles et sur la molécule de l’œstradiol. Liaison orientée en avant du plan de la feuille.
Liaison orientée en arrière du plan de la feuille.
Sur la sous-unité α de la LH, identifier le(s) numéro(s) du (des) atome(s) de carbone asymétrique(s). Les carbones asymétriques sont les n°2, 4 Choisir parmi les propositions A et B dudocument Ccelle qui modélise au mieux : la molécule d’œstradiol, la molécule de BPA. Justifier les choix. La molécule d’œstradiol correspond à un cycle stérane apolaire avec deux fonctions alcool de nature polaire en extrémité de cycleproposition B La molécule de BPA contient également deux cycles avec des C et H : donc apolaires et aux deux extrémités une fonction alcool polaireproposition B Expliquer pourquoi, des deux hormones étudiées, la voie faisant intervenir l’œstradiol est affectée par le BPA. Le BPA a une structure analogue/semblable à l’œstradiol comme indiqué à la question précédente (La structure correspond au modèle de la proposition B). Cette similarité, de structure explique que le BPA puisse prendre la place de l’œstradiol au niveau de ses récepteurs spécifiques et par conséquent n’affecte que la voie faisant intervenir cette hormone. L’hormone LH est de nature peptidique et ne correspond pas par sa taille et ses
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fonctions au BPA. DOCUMENTS: Document A :mécanisme d'action des hormones Document B :structure de l'œstradiol, du BPA et de la sous-unité α de la LH Document C :propositions de modélisation
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Document A: mécanisme d'action des hormones
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Document C : propositions de modélisation
D
C
Proposition B
PropositionA
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B
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Bisphénol A
Document B : structures de l'œstradiol, du BPA, de la sous-unité α de la LH
Représentation
Modèle
Sous-unité α de l'hormone lutéinisante LH
Œstradiol
Les numéros de 1 à 8 désignent des atomes de carbone.
Partie II  Etude des effets du bisphénol A (BPA) sur la reproduction (12 points)
On cherche à montrer que le BPA est non seulement un perturbateur endocrinien dans l’organisme, mais qu’il peut être aussi à l’origine de perturbations au niveau d’autres mécanismes de la reproduction sexuée.
QUESTIONS :
A l'aide desdocuments D à Fet des connaissances acquises lors de la formation, répondre aux questions suivantes. Etude des effets du BPA sur la sensibilité de l'hypophyse à la GnRH (expérience historique) 2.1. Relever la concentration plasmatique de LH avant injection de GnRH. Avant injection de GnRH quelles que soit les brebis (traitées ou non), le niveau de LH est 1 nul : [LH] = 0 ng.mL 2.2. Décrire les résultats présentés dans ledocument Eet conclure sur le rôle de la GnRH. ère Après injection de GnRH, on observe une augmentation similaire en LH durant la 1 heure. Puis après 1 heure, le taux de LH continue à augmenter mais beaucoup plus faiblement pour 1 1 les brebis traitées au BPA (pic à 25 ng.mL pour les brbis non traitées et à 12 ng.mL pour celles traitées au BPA). Pour les 2 lots de brebis, la quantité de LH diminue à partir de 2H pour atteindre des taux à nouveau similaire passé 4H près l’injection de GnRH. La GnRH stimule donc (active) la sécrétion de LH. 2.3. Déterminer les conséquences du traitement au BPA. Le traitement au BPA atténue la fonction endocrine permettant la production de LH (diminue la production de LH). Ce produit porte atteinte à la fonction de reproduction en empêchant la GnRH d’agir sur ses récepteurs cibles : C’est un reprotoxique. 2.4. Proposer à quel niveau de l’axe gonadotrope (ou axe hypothalamohypophysaire) a lieu l’action du BPA. Justifier la réponse. Si la GnRH agit moins, ce peutêtre lié au fait que certains récepteurs au niveau de l’adénohypophyse sont moins disponibles car occupés/mobilisés par le BPA. Etude des effets du BPA sur la méiose Une équipe de l’université de Barcelone a mené des travaux de recherche sur les effets in vitro du BPA sur des ovocytes humains. Leurs résultats révèlent que 27% des ovocytes incubés avec du BPA présentent des anomalies. Les figures dudocument Fprésentent différentes étapes de la méiose d'une cellule animale (2n = 4). 2.5. Associer chaque étape présentée (a à f) à la première ou à la deuxième division de méiose. ère 1 division de méiose : e, d et b ème 2 division de méiose :c, f et a 2.6. Préciser la ou les étape(s) dans lesquelles les cellules sont diploïdes. Les cellules sont diploïdes en e, b et d. 2.7. Classer les figures dans l'ordre chronologique de la méiose en recopiant les lettres sur la copie. edbcfa Des résultats de recherche semblent montrer que le BPA augmente le nombre de crossingover en prophase I. Cela pourrait se traduire par un nombre plus élevé de non disjonction de paires de chromosomes lors de l’anaphase I. 2.8. Sur le modèle dudocument F, schématiser sur la copie les gamètes obtenus à la fin de la méiose dans le cas où l’anaphase I est perturbée par la présence de BPA.
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2.9.
2.10.
Indiquer les conséquences possibles sur le contenu chromosomique de la cellule obtenue après fécondation de ces gamètes par un gamète normal. Après fécondation, on peut alors observer soit une monosomie soit une trisomie. Rédiger, en une cinquantaine de mots, une synthèse résumant les différents effets du BPA sur la reproduction. Le BPA est un reprotoxique car c’est un analogue structural de l’œstradiol. Il entre en compétition avec les cellules cibles de l’oestradiol. Il diminue la sécrétion de LH en atténuant l’action stimulante de la GnRH au niveau de l’adénohypophyse. Le BPA augmente le risque après fécondation d’obtenir un zygote monosomique ou trisomique.52 mots
DOCUMENTS : Document D :protocole de l’expérience : injection de GnRH sans ou avec traitement au BPA Document E :évolution des concentrations plasmatiques de LH avant et après injection de GnRH chez les brebis non traitées ou traitées au BPA. Document F :cellules issues des étapes de la méiose d'une cellule animale (2n = 4)
Document D : Protocole de l’expérience : injection de GnRH avec ou sans traitement au BPA L’expérience est menée sur des brebis stérilisées par ablation des ovaires. Etape préparatoire : injections d’œstradiol quelques heures avant l’expérience (les concentrations plasmatiques enœstradiol sont contrôlées et restent faibles). Les brebis sont réparties en deux lots :
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Lot 1 : brebis non traitées (injection d’eau physiologique)
Injection par voie intramusculaire d’eau physiologique, 2 fois par semaine pendant 8 semaines.
Lot 2 : brebis traitées par injection de BPA
Injection par voie intramusculaire de BPA à la dose de 3.5 mg par kg de masse corporelle, 2 fois par semaine pendant 8 semaines.
e e La 8 semaine, injection de GnRH à 10,5 La 8 semaine, injection de GnRH à 10,5 ng par kg de masse corporelle ng par kg de masse corporelle
Pendant les 45 min précédant l’injection de GnRH : un prélèvement sanguin est effectué toutes les 15 min. Après l’injection de GnRH : un prélèvement sanguin est effectué toutes les 15 min pendant 1 h, puis toutes les 30 min pendant 5 h. La LH plasmatique est dosée dans chaque prélèvement et les résultats sont présentés dans ledocument E.
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Document E : Evolution des concentrations plasmatiques de LH avant et après injection de GnRH chez les brebis non traitées ou traitées au BPA
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Lot 1 : brebis non traitées
Lot 2 : brebis traitées au Bisphénol A
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Document F : Cellules issues des étapes de la méiose d'une cellule animale (2n = 4)
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