Sujets complets psychomotriciens
Sujet 1. Lille (I)
1. Chez l’homme, un coup sec appliqué sous la rotule, au niveau du tendon du muscle antérieur de la cuisse provoque l’extension de la jambe. Ce test est utilisé pour contrôler le bon fonctionnement de la moelle épinière.
a) Identifiez cette réaction. Justifiez votre réponse.
b) Dans le mouvement de la jambe, quels sont les rôles respectifs des muscles antérieurs et postérieurs de la cuisse. Comment peut-on nommer également ces groupes musculaires de façon plus générale, en fonction de leur rôle respectif ?
c) Décrivez, éventuellement en vous aidant d’un schéma, les éléments qui interviennent dans cette réaction particulière, et expliquez la conduction nerveuse, le sens de conduction du message nerveux depuis l’excitation du récepteur sensoriel jusqu’à la réponse des muscles antérieurs et postérieurs de la cuisse mis en jeu.
d) En physiologie, à quoi sert ce phénomène ?
(10 POINTS)
2. Définir le cadre d’une « maladie génétique autosomique récessive » et décrivez ses modes de transmission possibles entre les générations.
(10 POINTS)
1. Mouvement d’extension de la jambe à la suite d’un coup sec appliqué sous la rotule
a. Le mouvement d’extension de la jambe observé lors de l’examen de contrôle est un mouvement réflexe, involontaire, stéréotypé et prévisible.
La percussion du tendon rotulien étire le muscle extenseur de la jambe, ce qui provoque sa contraction et donc l’extension de la jambe.
Cette contraction réflexe d’un muscle en réponse à son propre étirement constitue un réflexe myotatique. C’est un réflexe médullaire, le centre nerveux impliqué étant la moelle épinière.
b. C’est la contraction du muscle antérieur de la cuisse (muscle extenseur de la jambe) qui provoque le mouvement d’extension. Cette contraction du muscle antérieur s’accompagne du relâchement du muscle postérieur de la cuisse (muscle fléchisseur de la jambe).
On observe ainsi une activité coordonnée des muscles extenseur et fléchisseur qui sont alors qualifiés d’antagonistes. Dans un mouvement, la contraction de l’un s’accompagne du relâchement de l’autre.
c. La réalisation du réflexe myotatique nécessite la présence de 5 éléments :
– Le récepteur du stimulus : un fuseau neuromusculaire du muscle extenseur, sensible à l’étirement.
– La voie nerveuse afférente : le neurone sensitif qui conduit l’influx nerveux du récepteur jusqu’au centre nerveux.
– Le centre nerveux : la moelle épinière qui reçoit et intègre le message sensitif puis commande une réponse motrice adaptée. C’est dans la moelle épinière que s’effectue la transmission synaptique entre le neurone sensitif afférent et le neurone moteur efférent.
– La voie nerveuse efférente : le motoneurone qui conduit l’influx nerveux moteur depuis la moelle épinière jusqu’à l’effecteur.
– L’effecteur : les fibres contractiles du muscle antérieur qui se contractent.
Dans ce circuit nerveux du réflexe myotatique, le motoneurone du muscle extenseur est relié au neurone sensitif par une synapse excitatrice au niveau de la moelle épinière. La transmission de l’influx nerveux par cette synapse excitatrice aboutit à la contraction du muscle extenseur et l’extension de la jambe.
Le circuit nerveux du réflexe myotatique est monosynaptique.
Le relâchement du muscle antagoniste fléchisseur mobilise un circuit nerveux d’innervation réciproque. Un inter-neurone inhibiteur s’intercale entre le neurone sensitif provenant du muscle extenseur et le motoneurone innervant le muscle fléchisseur. Ainsi un même message sensitif, par le biais d’une synapse excitatrice puis d’une synapse inhibitrice, induit le relâchement du muscle antagoniste.
Le circuit nerveux d’innervation réciproque est polysynaptique.
d. L’activité coordonnée des muscles antagonistes extenseurs et fléchisseurs permet le maintien de la posture. La pesanteur tend à provoquer l’effondrement du corps et donc à étirer les muscles extenseurs. Par réflexe myotatique ceux-ci exercent une force antagoniste à la pesanteur permettant de maintenir la posture. Ces muscles sont en état de tension permanente appelé tonus musculaire.
2. Maladie génétique autosomique récessive
Une maladie autosomique est liée à l’expression dans le phénotype d’un individu d’allèles situés sur des autosomes, c’est-à-dire des chromosomes non sexuels. Les autosomes sont strictement homologues et présentent donc la même succession d’allèles aux mêmes loci.
Une maladie récessive est liée à l’expression dans le phénotype d’un individu d’un allèle récessif. Un allèle muté qui ne peut s’exprimer dans le phénotype que s’il est présent dans le génotype en une seule version.
Une maladie autosomique récessive est donc liée à la présence dans le génome d’un individu de 2 exemplaires d’un allèle récessif portés par une paire d’autosomes. Cet individu est dit homozygote récessif.
On considère un allèle récessif a par rapport à l’allèle dominant A.
Un individu (A//A) est homozygote dominant et sain.
Un individu (A//a) est hétérozygote et porteur sain. Malgré la présence de l’allèle muté, l’individu n’exprime pas la maladie.
Un individu (a//a) est homozygote récessif et malade.
Deux individus atteints transmettent obligatoirement la maladie. Ces individus homozygotes récessifs produisent à la suite de la méiose des gamètes qui possèdent tous la version récessive du gène. Tous les descendants seront atteints.
Deux individus hétérozygotes (A//a) non malades produisent à la suite de la méiose deux types de gamètes, (A/) et (a/). Ces individus peuvent donc transmettre la maladie à la génération suivante avec une probabilité de 1/4 comme le montre le tableau suivant :
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Par ailleurs, la moitié des descendants seront statistiquement hétérozygotes c’est-à-dire porteurs sains (A//a) et auront eux-mêmes la possibilité de transmettre la maladie.
Sujet 2. Lille (II)
1. Après avoir donné la définition des termes suivants :
« Reproduction sexuée », « insémination », et « fécondation », expliquez le déroulement termes de la fécondation dans l’espèce humaine jusqu’au stade de deux cellules inclus.
Définissez et expliquez les contingences d’une méthode contraceptive.
Donnez les principes et des exemples de contraceptions masculines et féminines.
(10 POINTS)
2. Donnez les bases immunologiques de la vaccination. Quelles sont les actuellement. Illustrez votre propos à l’aide d’exemples. Expliquez les difficultés d’obtention d’un différentes catégories de vaccins utilisées vaccin anti-VIH.
(10 POINTS)
1. Reproduction sexuée et contraception dans l’espèce humaine
Reproduction sexuée : La reproduction sexuée est un processus qui permet la production de nouveaux individus d’une espèce donnée au cours du temps. Ce mode de reproduction implique la formation de gamètes par le mécanisme de la méiose et le rapprochement de ces gamètes, mâle et femelle au cours de la fécondation, pour former une cellule œuf à l’origine d’un nouvel individu.
Insémination : L’insémination est l’introduction des gamètes mâles (spermatozoïdes) dans le tractus génital féminin pour permettre la rencontre avec le gamète femelle (ovule).
Fécondation : La fécondation est une étape de la reproduction sexuée qui consiste en la réunion de deux gamètes pour former une cellule œuf, le zygote, à l’origine de l’embryon.
Le déroulement de la fécondation
Le gamète mâle, le spermatozoïde, rencontre dans les voies génitales féminines le gamète femelle, un ovocyte II.
Il est possible de décrire le déroulement de la fécondation en 4 étapes :
• La rencontre des gamètes : Les spermatozoïdes, mobiles, progressent jusqu’au tiers supérieur de l’oviducte. La rencontre d’un spermatozoïde avec l’ovocyte II nécessite une reconnaissance spécifique entre des protéines de la membrane pellu-cide de l’ovocyte et des récepteurs de la membrane du spermatozoïde. Il se produit alors une réaction acrosomique : les enzymes de l’acrosome du spermatozoïde lui permettent de traverser la membrane pellucide et de venir au contact de la membrane plasmique de l’ovocyte.
• La fusion des membranes et le blocage de la polyspermie : La fusion des membranes induit la reprise de l’activité ovocytaire avec l’exocytose des granules corticaux dans l’espace périovulaire (réaction corticale). Les enzymes exocytées modifient la zone pellucide qui devient imperméable aux autres spermatozoïdes.
• La reprise de la méiose de l’ovocyte II : Alors que le spermatozoïde injecte son matériel chromosomique dans le cytoplasme de l’ovocyte bloqué en métaphase de division équationnelle, celui-ci reprend et achève sa méiose et éjecte son deuxième globule polaire. L’ovule contient alors 2 pronucléi mâle et femelle.
• Mise en commun du matériel génétique et première division de mitose : Les 2 pronucléi migrent l’un vers l’autre et chacun des 2 lots de chromosomes subit une réplication. La mise en commun des chromosomes d’origine paternelle et maternelle au niveau du plan équatorial est immédiatement suivie de l’anaphase de la première division de mitose du zygote. On obtient ainsi un embryon au stade de 2 cellules enfermé dans une membrane de fécondation et toujours localisé dans la trompe.
Les méthodes contraceptives
Une méthode contraceptive permet d’empêcher la survenue d’une grossesse pendant une période définie.
La contraception doit être adaptée dans chaque cas en fonction de 4 critères majeurs : efficacité, innocuité, acceptabilité et réversibilité. Ces différents critères sont modulés en fonction de chaque femme selon de nouveaux facteurs (âge, mode de vie, antécédents familiaux, sexualité, valeurs morales…).
• Efficacité : le pourcentage d’efficacité est un chiffre théorique correspondant à des conditions d’utilisation optimales qui ne sont pas toujours observées (oubli…).
• Innocuité : une méthode contraceptive ne doit pas influer sur l’état de santé de la femme. La prescription dépend donc de son mode de vie (tabagisme…), de son état de santé actuel et/ou de ses antécédents familiaux (maladies cardiovasculaires, diabète, hypertension artérielle…).
• Acceptabilité : ici l’âge peut être un facteur déterminant, certaines méthodes contraceptives nécessitant une certaine connaissance de son corps.
• Réversibilité : à l’arrêt de l’utilisation d’une méthode contraceptive le retour à la fertilité doit être rapide.
Un choix contraceptif peut aussi se heurter aux difficultés économiques de la personne.
Il existe différentes contraceptions, naturelles, locales ou hormonales qui peuvent agir en empêchant la fécondation et/ou la nidation ou en empêchant l’ovulation.
Les préservatifs masculin ou féminin constituent une barrière empêchant la rencontre des gamètes. Ils présentent aussi l’avantage non négligeable d’assurer une protection contre les MST, sida inclus.
Le dispositif intra-utérin ou stérilet placé dans la cavité utérine la rend impropre à la nidation.
Les méthodes qui empêchent l’ovulation sont exclusivement hormonales.
Les œstrogènes et la progestérone de synthèse que contient la pilule œstro-progestative exercent un rétrocontrôle négatif constant sur le complexe hypo-thalamo-hypophysaire. Les sécrétions de LH et FSH restent faibles bloquant croissance folliculaire et ovulation.
Le taux d’échec très faible de la pilule en fait le mode de contraception le plus utilisé chez les femmes mais il existe des contre-indications : l’hypertension artérielle par exemple n’est pas compatible avec la prise d’œstrogènes.
2. La vaccination
Les bases immunologiques de la vaccination
La vaccination consiste à introduire dans l’organisme un antigène sous une forme inoffensive afin de provoquer une réaction immunitaire à médiation humorale et/ou cellulaire.
Les macrophages phagocytent l’antigène et le présentent aux cellules immuno-compétentes, les lymphocytes T4 et T8 dont certains possèdent la capacité de reconnaître cet antigène. Les lymphocytes T4 ainsi stimulés deviendront des lymphocytes auxiliaires qui ont la capacité de :
– stimuler la différenciation des LT8 sélectionnés en lymphocytes cytotoxiques. C’est le principe de la réaction immunitaire à médiation cellulaire.
– stimuler la differentiation de lymphocytes B ayant eux-mêmes reconnus directement l’antigène en plasmocytes sécréteurs d’anticorps. C’est le principe de la réaction immunitaire à médiation humorale.
Ce premier contact vaccinal avec l’antigène induit au niveau de l’organisme une réaction immunitaire primaire caractérisée par l’apparition d’anticorps dans le sérum.
Plus tard, un rappel vaccinal ou l’exposition au véritable agent pathogène provoque l’apparition d’anticorps en seulement 1 à 3 jours en quantité plus importante. Il s’agit d’une réaction secondaire plus rapide, plus ample et donc plus efficace qui montre que le système immunitaire a conservé la mémoire de l’antigène par l’intermédiaire de cellules mémoires produites au cours de la réaction primaire.
Ainsi la vaccination induit une réponse active de la part de l’organisme à effets durables. C’est une méthode préventive.
Les différentes catégories de vaccins
On distingue 4 grandes catégories de vaccins selon la nature des antigènes qu’ils contiennent.
• Agents infectieux inactivés : les agents infectieux sont détruits chimiquement ou thermiquement (grippe, poliomyélite)
• Agents vivants atténués : les agents vivants atténués ont perdu par mutation leur caractère pathogène (rougeole, oreillons, bacille de Calmette et Guérin)
• Sous-unités d’agents infectieux : les sous-unités d’agents infectieux sont le plus souvent des protéines antigéniques de surface purifiées ou fabriquées par des organismes génétiquement modifiés (hépatite B)
• Anatoxines : une anatoxine est une toxine d’agent infectieux rendue inactive chimiquement ou thermiquement (diphtérie, tétanos)
Les vaccins peuvent aussi contenir des agents de conservation, des stabilisants et des adjuvants (substances qui stimulent la réaction immunitaire)
Difficultés d’obtention d’un vaccin anti-VIH
On ne dispose pas actuellement de vaccin contre le sida. Des essais ont utilisé la glycoprotéine de surface (GP120) du virus en tant qu’antigène. C’est une molécule qui permet la fixation du virus à sa cellule cible, le lymphocyte T4.
Le vaccin déclenche la production d’anticorps spécifiques de la partie la plus accessible de la molécule GP120, la boucle V3, qui est malheureusement un site hypervariable. Les mutations fréquentes permettent donc au virus d’échapper à la mémoire immunitaire.
Sujet 3. ISRP (I)
– Veuillez à bien numéroter vos pages sur le modèle suivant : 1/5 signifie 1 page sur 5 au total.
– Usage de la couleur autorisé.
– Il sera tenu compte dans la correction de la précision, de la concision ainsi que de l’orthographe.
1. QUESTIONS RÉDACTIONNELLES COURTES
1. Définissez avec concision les expressions et les mots suivants :
– accommodation.
– capacitation.
– îlot de Langerhans.
– gène de susceptibilité.
– chromatine nucléolaire.
– plaque équatoriale.
(3 POINTS)
2. Faites le schéma précisément légendé d’une cellule à 2n = 6, en anaphase de division réductionnelle sachant qu’il existe dans cette cellule une translocation robertsonienne.
(2 POINTS)
3. Suite à votre description histologique du testicule, commentez brièvement les étapes de la spermatogenèse.
(2 POINTS)
2
Les virus grippaux appartiennent à la famille des Orthomyxoviridae, caractérisée par un génome segmenté constitué de 7 ou 8 ARN monocaténaires. Les virus grippaux sont classés en trois types A, B et C (Myxovirus influenzae A, B et C), en fonction de leur protéine centrale. Pour les virus grippaux A, les sous-types sont classés en fonction de l’existence d’une activité hémagglutinine (HA) ou neuraminidase (NA) qui sont des glycoprotéines de l’enveloppe virale. HA facilite la fixation du virus sur la cellule cible et NA est une enzyme impliquée dans la libération du virus. Il existe 16 sous-types de HA et 9 sous-types de NA connus actuellement chez les virus grippaux A. L’Homme est en général infecté par des virus de sous-type H1, H2 ou H3, ainsi que N1 ou N2. La fréquence élevée des mutations génétiques de ces virus de classe A contribue à la grande variabilité des antigènes HA et NA.
1. Expliquer en quoi une mutation provoque une variabilité des antigènes HA et NA.
2. Que signifie que HA et NA soient considérés comme des antigènes ?
Il existe deux types de vaccins antigrippaux, les vaccins inactivés et les vaccins vivants atténués. Il existe 3 types de vaccin antigrippal inactivé, à savoir les vaccins à virus entier, les vaccins à virus fragmenté et les vaccins sous-unités. Dans la plupart des pays, les vaccins à virus entier ont été remplacés par les vaccins fragmentés et sous-unités qui sont moins réactogènes. Dans les vaccins à virus fragmenté, le virus a été dissocié au moyen d’un détergent. Dans les vaccins sous-unités, les protéines HA et NA ont été purifiées en éliminant les autres constituants viraux.
En février de chaque nouvelle année, l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) fixe les souches virales qui composeront le vaccin antigrippal de l’année suivante, en fonction des données épidémiologiques résultant de la surveillance des virus influenza circulants.
3. Que signifie vaccin vivant atténué ?
4. Pourquoi l’OMS doit fixer tous les ans les souches virales utilisées pour les vaccins ?
La protection contre la maladie est due essentiellement aux anticorps circulants. Les lymphocytes T cytotoxiques spécifiques de la grippe permettent de limiter l’infection.
5. Expliquez par un schéma précisément légendé comment les LT cytotoxiques limitent l’infection.
Il existe des médicaments. Parmi eux, l’oseltamivir (Tamiflu(r)) est un inhibiteur de la neuraminidase qui permet de diminuer l’importance des symptômes et la durée de l’affection.
6. À quelle classe de médicament appartient l’oseltamivir ? D’après sa fonction, que pouvez-vous dire sur sa structure spatiale ?
(5 POINTS)
3
À l’aide d’un montage schématisé dans le document 1, on pratique une stimulation d’un axone et on enregistre les phénomènes électriques grâce à trois paires d’électrodes réceptrices de plus en plus éloignées du point de stimulation. Les enregistrements sont représentés dans le document 2.
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| Document 1 |
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| Document 2 |
1. Quelle information apporte l’analyse du document 2 concernant la stimulation ?
2. Quelle est la caractéristique du signal observé ?
3. D’après vos connaissances, où peut-on observer les tracés du document 2 sur un neurone in vivo et à quoi correspondent-ils ?
Une stimulation efficace est portée maintenant sur l’axone et on enregistre les phénomènes électriques grâce aux mêmes paires d’électrodes.
4. Faites les schémas des tracés obtenus au niveau des électrodes A et C.
(4 POINTS)
4
L’acétylcholinestérase intervient dans la transmission de l’influx nerveux au niveau de certaines synapses en catalysant l’hydrolyse de l’acétylcholine en cho-line et acide éthanoïque. Cette enzyme agit à un pH optimal très voisin de 7,7. La mesure de l’activité de l’enzyme isolée, in vitro, est réalisée à pH = 7,7 et à 25 °C. On utilise toujours la même concentration d’enzyme. Les vitesses initiales pour différentes concentrations en acétylcholine sont rassemblées dans le tableau 1 suivant :
| Concentration en acétylcholine (mmol/L) | Vitesse initiale (micromole de produit formé/min./mL de milieu) |
|---|---|
| 0,10 | 0,99 |
| 0,15 | 1,37 |
| 0,22 | 1,81 |
| 0,40 | 2,70 |
| 1,00 | 4,00 |
| 1,20 | 4,00 |
1. Que représente l’acide éthanoïque dans le cadre de cette réaction ?
2. Analysez les données du tableau 1 et concluez.
On mesure, maintenant, l’activité de l’enzyme en présence d’un analogue structural de l’acétylcholine. Cette molécule est notée A. Elle ne sera jamais hydro-lysée. L’étude se fait dans les mêmes conditions que précédemment en ajoutant simplement au milieu expérimental une certaine quantité de molécules A.
Les résultats expérimentaux sont consignés dans le tableau 2 suivant :
| Concentration en acetylcholine (mmol/L) | Vitesse initiale (micromole de produit formé/min./mL de milieu) en présence de A |
|---|---|
| 0,10 | 0,65 |
| 0,15 | 0,93 |
| 0,22 | 1,30 |
| 0,40 | 2,00 |
| 1,00 | 3,50 |
| 1,20 | 4,00 |
3. Commentez les données du tableau 2 et concluez quant à l’action de la substance A.
4. À quel autre résultat auriez pu vous attendre quant aux valeurs de la vitesse initiale en présence de A ?
5. Quelle serait la conséquence à très court terme de la présence de la substance A au niveau de la jonction neuromusculaire ?
(4 POINTS)
1. QUESTIONS REDACTIONNELLES COURTES
1. Accommodation : capacité que possède un organisme vivant à adapter ses caractéristiques morphologiques aux conditions écologiques qu’il subit (ex : ané-momorphose des végétaux).
Capacitation : maturation fonctionnelle des spermatozoïdes qui se déroule dans le tractus génital femelle et qui leur permet de féconder l’ovule.
Ilots de Langerhans : amas cellulaire endocrine du pancréas. Les cellules β, centrales, sont sécrétrices de l’insuline. Les cellules α, périphériques sont sécrétrices du glucagon.
Gène de susceptibilité : un gène de susceptibilité ou gène de prédisposition est un gène qui tend à favoriser l’apparition d’une maladie, parfois en association avec d’autres gènes ou des facteurs de l’environnement. On connait par exemple des gènes de susceptibilité pour le cancer du sein.
Chromatine nucléolaire : la chromatine est un ensemble constitué par de l’acide désoxyribonucléique (ADN) associé à des protéines nucléaires (histones). L’ADN de la chromatine nucléolaire porte les gènes codant pour les acides ribonucléi-ques ribosomaux (ARNr), le nucléole étant principalement le lieu d’assemblage des sous-unités des ribosomes.
Plaque équatoriale : la plaque équatoriale est formée par le regroupement des chromosomes condensés à l’équateur de la cellule, à égale distance des pôles au moment de la métaphase.
La transformation robertsonienne implique deux chromosomes acrocentriques. On observe une fusion centrique des deux chromosomes après pertes des bras courts.
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2. Schéma d’une cellule (2n = 6) en anaphase de division réductionnelle avec translocation robertsonienne.
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3. Les testicules sont logées dans une enveloppe cutanéo-musculaire : le scrotum. Elles sont délimitées par une structure fibro-musculaire, l’albuginée qui émet à l’intérieur des testicules des cloisons fibreuses ou septa délimitant un grand nombre de lobes. Chaque lobe renferme de 1 à 4 tubes séminifères et des cellules interstitielles, les cellules de Leydig sécrétrices de testostérone. La paroi des tubes séminifères contient les cellules de Sertoli et les cellules germinales qui subissent la spermatogenèse.
La spermatogenèse commence par une étape de multiplication des spermatogones (2n) par mitose (27 jours).
On obtient à la suite de plusieurs cycles mitotiques des spermatocytes de 1er ordre (2n) qui entrent dans une phase de maturation pendant laquelle se déroulent croissance cellulaire et méiose (24 jours). La division réductionnelle permet d’obtenir des spermatocytes de 2nd ordre (n), la division équationnelle permet d’obtenir des spermatides (n).
Un spermatocyte de 1er ordre, à l’issue de la méiose donne donc 4 spermatides.
La phase de différenciation ou spermiogenèse (23 jours) transforme les spermatides en spermatozoïdes.
La spermatogenèse se déroule de façon centripète depuis la périphérie jusqu’à la lumière du tube séminifère.
2
1. Une protéine est caractérisée par une séquence précise d’acides aminés. C’est cette séquence primaire qui conditionne la structure tridimensionnelle précise de la protéine sur laquelle repose ses propriétés.
La protéine est codée par un gène et une mutation de ce gène peut induire une modification de la séquence d’acides aminés (mutation faux-sens et non-sens).
La modification, à la suite de mutations, de la séquence des acides aminés des protéines HA et NA induit alors une modification de leur conformation spatiale.
2. Si HA et NA sont des antigènes alors ils peuvent induire au niveau de L’organisme une réaction immunitaire spécifique basée notamment sur La reconnaissance précise de Leur conformation spatiale par des anticorps.
3. Un vaccin vivant atténué contient un agent infectieux vivant dont les propriétés pathogènes ont disparu en raison généralement d’une mutation mais qui a conservé son pouvoir immunogène.
4. On sait que La fréquence élevée des mutations génétiques des virus de classe A contribue à La grande variabilité des antigènes HA et NA. D’une année sur L’autre compte tenu de cette fréquence élevée de mutation, de nouvelles souches virales peuvent apparaître qui nécessitent L’élaboration d’un nouveau vaccin.
5. Schéma de L’action d’un LTc sur une cellule infectée.
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6. L’Oseltamivir ou Tamiflu est un médicament antiviral, inhibiteur de la neuranimidase. La neuranimidase est une enzyme impliquée dans la libération du virus. L’Oseltamivir en tant qu’inhibiteur doit se fixer sur le site actif de l’enzyme empêchant celle-ci d’agir sur son substrat. Le médicament est donc probablement un analogue structural du substrat de l’enzyme NA.
3
1. Le document 2 montre que la stimulation n’est pas efficace. L’amplitude des signaux enregistrés diminue au fur et à mesure que l’on s’éloigne du point de stimulation. Les signaux ne correspondent donc pas à un potentiel d’action dont une des caractéristiques est de se propager le long de la fibre nerveuse sans perte d’amplitude. La stimulation n’a donc pas été suffisante pour atteindre le seuil d’excitabilité de l’axone.
2. Le signal enregistré correspond à une simple dépolarisation membranaire provoquée par la stimulation électrique. Son amplitude décroît en se propageant le long de la fibre.
3. De telles dépolarisations membranaires s’observent sur un neurone « in vivo » dans deux cas :
– En arrière des connexions synaptiques reçues par ce neurone. La transmission synaptique au niveau d’une synapse excitatrice génère localement au niveau de la membrane du neurone un potentiel post-synaptique excitateur (PPSE) qui se propage avec amortissement. C’est la sommation de ces PPSE générés au niveau d’une ou plusieurs synapses qui permet d’obtenir un signal global qui doit atteindre le seuil d’excitabilité du neurone pour provoquer des potentiels d’action.
– Au niveau du pôle récepteur d’un neurone sensitif. La perception d’un stimulus génère l’apparition au niveau d’un site transducteur d’un potentiel de récepteur qui se propage avec amortissement jusqu’au site générateur de potentiel d’action. Ce potentiel de récepteur doit atteindre le site générateur avec une amplitude suffisante, dépassant une valeur seuil, pour déclencher des potentiels d’action.
4. Schéma des tracés obtenus après stimulation efficace d’un axone et enregistrés par une électrode réceptrice à la surface de l’axone.
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4
1. On étudie La réaction enzymatique suivante :
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L’acide éthanoïque est un produit de La réaction enzymatique.
2. On étudie La variation de La vitesse initiale en fonction de La concentration en substrat (acétylcholine) de La solution. Température, pH et concentration en enzymes restent constants.
On note que La vitesse initiale de La réaction augmente avec La concentration en substrat. Cependant, à partir d’une concentration de 1mmoL/L d’acétylcholine La vitesse mesurée reste constante et maximale.
L’enzyme est saturée, tous Les sites actifs des molécules enzymatiques sont occupés par une molécule de substrat. La vitesse ne peut plus augmenter.
3. En présence de La molécule A, Les vitesses initiales mesurées sont plus faibles par rapport à L’expérience témoin (tableau 1), sauf en condition de saturation. En condition de vitesse maximale La molécule A ne semble plus avoir d’action sur La réaction enzymatique.
Une molécule qui ralentit La vitesse de réaction sans affecter La vitesse maximale est un inhibiteur compétitif.
La molécule A, analogue structural de L’acétylcholine, a La capacité de se fixer sur Le site actif de L’enzyme et d’empêcher celle-ci d’agir sur son substrat. Cependant, Lorsque La concentration en substrat est très éLevée (condition de vitesse maximale) La concentration relative de L’inhibiteur devient suffisamment faible pour que son action sur La réaction enzymatique soit négligeable.
4. Il existe d’autres types d’inhibiteurs de La réaction enzymatique. Les inhibiteurs non compétitifs se fixent sur un site de L’enzyme indépendant du site actif. Dans ce cas toutes Les enzymes peuvent se fixer à une molécule de substrat mais Les enzymes complexées à L’inhibiteur sont inactives. La vitesse de réaction sera donc diminuée même à des concentrations éLevées de substrat puisqu’il persistera dans La solution des enzymes inactives.
5. L’acétylcholinestérase intervient dans La synapse neuromusculaire en hydro-Lysant L’acétylcholine qui vient d’agir su ses récepteurs post-synaptiques. En présence de La molécule A, L’acétylcholine non dégradée s’accumule et s’ajoute à de L’acétylcholine nouvellement exocytée dans La fente synaptique ce qui entrainera une réponse non adaptée, trop intense, de La fibre musculaire.
Sujet 4. ISRP (II)
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1. QUESTIONS RÉDACTIONNELLES COURTES
1. Définissez et commentez brièvement les expressions et les mots suivants :
– autosome
– paroi végétale primaire
– brassage intra-chromosomique
– cycle de développement
– dispositif intra-utérin
– insuline
(3 POINTS)
2. Tracez les courbes de l’évolution de la quantité des anticorps, des lymphocytes T4 et de la charge virale chez un sujet, depuis le jour de son infection par le VIH jusqu’à son décès.
(2 POINTS)
3. Après avoir discuté des intervenants d’un système de régulation, montrez que le réflexe d’extension s’inscrit dans votre description.
(3 POINTS)
2
• Le document de la page suivante montre les caryotypes de quatre sujets : sujet A ; sujet B ; sujet C ; sujet D
1. Analysez, sans justifier, les 4 caryotypes humains ci-dessus en précisant pour chacun d’eux :
– s’il s’agit d’un homme ou d’une femme.
– s’il s’agit d’une cellule somatique ou d’un gamète.
– si le sujet est normal ou frappé d’une anomalie chromosomique (si tel est le cas, précisez le nom de cette anomalie).
• Un individu possède 4 paires de chromosomes (on les appellera I, II, III et IV). Dans chacune de ses cellules, 4 chromosomes sont d’origine paternelle (Ip, IIp, IIIp et IVp), 4 chromosomes sont d’origine maternelle (Im, IIm, IIIm et IVm).
2. Combien de types distincts de gamètes fabrique-t-il ?
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3. Représentez Les anaphases de première et de deuxième divisions de méiose donnant des gamètes dont La garniture chromosomique sera Ip, IIp, IlIm et IVm.
4. Expliquez à quoi est due une telle combinaison. Quelle serait, par apport à cette dernière, La probabilité d’une autre combinaison ?
5. Calculez Le nombre de zygotes possibles produits par Le croisement de 2 individus de cette espèce.
(4 POINTS)
3
• Chez L’adulte mâle, La persistance des caractères sexuels et La spermatogenèse nécessitent Le maintien d’un taux plasmatique de testostérone sensiblement constant. La sécrétion de cette hormone, comme La production de spermatozoïdes, sont stimulées par des gonadostimulines hypophysaires. Les relations ana-tomo-fonctionnelles entre L’hypophyse et L’hypothalamus ont conduit Les chercheurs à s’intéresser aux mécanismes de régulation de La sécrétion de ces hormones.
Ils cherchent à préciser Le rôle de La GnRH hypothalamique. Pour cela, ils dosent La FSH et La LH dans Le sang de trois rats castrés :
– Rat 1 : animal témoin.
– Rat 2 : animal ayant reçu une injection d’anticorps anti-GnRH.
– Rat 3 : animal qui reçoit, en plus des anticorps anti-GnRH, une injection pulsatile d’un analogue de La GnRH qui n’est pas reconnu par L’anticorps.
Les résultats sont présentés dans Le document 1 suivant.
1. Quelles conclusions tirez-vous de l’analyse méthodique des résultats du document 1?
• Des dosages de la FSH et de la LH effectués chez des hommes atteints d’un deficit dans la synthèse de la testostérone ont permis d’obtenir les résultats du document 2 suivant.
2. Quelle information supplémentaire apporte ce document 2 sur le fonctionnement de l’hypophyse ?
3. Quelle conclusion générale, sous forme d’un schéma, pouvez vous faire de l’ensemble des documents 1 et 2?
(4 POINTS)
4
• Une maladie est caractérisée par une série de troubles : tremblements des extrémités des membres, raideur des membres. Tous ces troubles pathologiques sont dus à des désordres situés dans des noyaux gris centraux encéphaliques.
Voici quelques-uns des nombreux résultats de travaux sur cette maladie chez des personnes malades et chez des animaux. Chez Les malades décédés, on observe que La teneur en un neuromédiateur nommé X est très abaissée dans Leur encéphale. Chez L’animal, L’injection dans un noyau gris nommé A d’une drogue détruisant Les corps cellulaires entraîne La même maladie. Une stimulation électrique des neurones du noyau gris A provoque une augmentation du taux de X au niveau de neurones d’une structure nommée B.
1. Qu’est-ce qu’un noyau gris central ?
2. À partir de ces données, formuler une hypothèse concernant une origine possible de cette maladie.
• Chez un rat normal, on injecte une drogue marquée, inhibant l’activité des neurones de B. On provoque alors expérimentalement la maladie. Le marquage est localisé sur certaines régions de la membrane de leur corps cellulaire.
3. Nommez précisément ces régions. Quel est l’action de cette drogue ?
• L’injection d’une autre drogue, différente de la première, déclenche aussi la maladie sans pour autant être localisée exactement au même endroit.
4. Proposez une hypothèse sur l’action de cette autre drogue.
5. En conclusion de l’ensemble de l’exercice, faites un schéma légendé du fonctionnement de la structure étudiée.
(4 POINTS)
1. QUESTIONS RÉDACTIONNELLES COURTES
1. Autosome : Un autosome est un chromosome n’intervenant pas dans la determination du sexe. Les autosomes dans chaque paire sont strictement homologues et présentent la même succession de gènes aux mêmes loci.
Paroi végétale primaire : La paroi primaire d’une cellule végétale est une paroi pectocellulosique semi-rigide qui double extérieurement la membrane plasmique de la cellule. Elle est constituée de micro-fibrilles de cellulose, de pectine et d’hémicellulose. La paroi primaire est la première formée et autorise la croissance en longueur des cellules.
Brassage intra-chromosomique : Nouvelle association d’allèles sur les chromosomes créée par échange réciproque de fragments de chromatides entre chromosomes homologues lors de la prophase de la division réductionnelle de méiose (crossing-over).
Cycle de développement : ensemble des étapes de la vie d’un organisme qui commence à la formation de la cellule oeuf et se termine par la formation des gametes et la conception des descendants. Un cycle de développement présente systématiquement une alternance de 2 phases, l’haploïdie créée par la méiose et la diploïdie créée par la fécondation.
Dispositif intra-utérin : Le stérilet est utilisé comme moyen de contraception. Placé dans la cavité utérine, il empêche la nidation de l’embryon.
Insuline : L’insuline est une hormone polypeptidique, hypoglycémiante, secrete par les cellules des îlots de Langerhans du pancréas.
2. Courbe de l’évolution de la quantité d’anticorps, de lymphocytes T4 et de la charge virale chez un sujet atteint du sida.
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3. Tout système de régulation d’un paramètre physiologique de L’organisme comprend d’abord un récepteur mesurant La variation du paramètre réglé. Celui-ci envoie L’information à un centre intégrateur qui commande une réponse à un effecteur responsable de La correction du paramètre. Les voies de communications entre ces 3 intervenants peuvent être hormonales ou nerveuses.
Dans Le cas du réflexe d’extension, La variable contrôlée est La Longueur du muscle.
Un muscle squelettique est étiré, Le récepteur de La variation est Le fuseau neuromusculaire. L’influx nerveux généré parcourt des neurones sensitifs jusqu’au centre intégrateur qu’est La moelle épinière. Celle-ci génère un influx nerveux original qui parcourt Les motoneurones innervant Le muscle étiré. En conséquence Les fibres musculaires se contractent, Le muscle se raccourcit.
2
1. Sujet A : caryotype d’une cellule somatique d’un individu masculin atteint de trisomie 21
Sujet B : caryotype d’une cellule somatique d’un individu masculin atteint d’une trisomie 13
Sujet C : caryotype d’un spermatocyte II
Sujet D : caryotype d’une cellule somatique normale d’un individu feminine
2. L’individu possède 4 paires de chromosomes homologues soit n = 4
Le nombre de gamètes possibles en ne tenant compte que du brassage inter-chromosomique de la méiose est de 2n.
Ici 24 = 16 types distincts de gamètes.
4. Cette combinaison chromosomique est liée au brassage inter-chromosomique qui se déroule lors de l’anaphase de la division réductionnelle de la méiose. Il s’agit de la répartition aléatoire de part et d’autre du plan équatorial de la cellule des chromosomes d’origine paternelle et maternelle.
Statistiquement chacun des 16 types de gamètes possède la même probabilité d’apparition c’est-à-dire 1/16.
5. Chacun des 2 individus produit 2n = 16 types de gamètes.
Le nombre de zygotes produit par le croisement de ces 2 individus est 2n × 2n, soit 24 × 24 = 256.
3
1. Chez Le rat 1, Le rat témoin, L’évolution du taux de LH plasmatique présente une succession de pics de sécrétion. Les taux mesurés oscillent entre 150 et 300 ng/mL. Les taux de FSH suivent La même évolution et oscillent entre 700 et 900 ng/mL.
Le rat 2 reçoit une injection d’anticorps anti-GnRH. Ces anticorps, par La formation de complexes immuns neutralisent La GnRH qui ne peut plus agir sur ses cellules cibles. Les taux de FSH et LH chutent. Le taux plasmatique de LH est inférieur à 100 ng/mL et reste quasiment constant. Le taux plasmatique de FSH varie entre 300 et 550 ng/mL.
L’injection pulsatile d’un analogue de La GnRH au rat 3 rétablit La sécrétion de LH et de FSH au niveau de celles observées chez Le rat témoin. A chaque pulse de GnRH correspond un pic de sécrétion de LH et de FSH.
La GnRH sécrétée sur un mode pulsatile stimule donc Les sécrétions hormonales de LH et FSH.
2. Le document 2 montre que Les sécrétions hypophysaires de FSH et de LH sont sensibles au taux circulant de testostérone.
Chez un homme atteint d’un déficit de La synthèse de testostérone, Les sécrétions de LH et FSH sont plus éLevées : L’amplitude et La fréquence des pics de sécrétion sont plus importantes que chez un homme normal.
La testostérone exerce un rétrocontrôle négatif sur Le complexe hypothalamo-hypo-physaire.
4
1. Les noyaux gris centraux sont des regroupements de substance grise (essentiellement des corps cellulaires de neurones) localisés à l’intérieur de l’encéphale.
Les noyaux gris centraux sont impliqués dans La modulation des mouvements volontaires chez L’homme et jouent un rôle important dans La coordination des mouvements.
2. On peut émettre L’hypothèse que L’origine de La maladie est Liée à La dégénérescence des noyaux gris encéphaliques (NGE).
En effet L’expérience montre que La stimulation éLectrique des neurones du noyau gris central permet La sécrétion de La substance X par B. Le noyau gris central stimule donc par voie nerveuse L’activité sécrétrice des neurones de B. Les neurones du noyau gris central sécrètent un neuromédiateur agissant sur Les neurones de B. La destruction expérimentale du noyau gris central provoque alors L’apparition de La maladie, Les neurones de La structure B n’étant plus stimulés.
3. La drogue marquée utilisée chez Le rat normal inhibe directement L’activité sécrétrice des neurones de B. Elle reste Localisée sur certaines régions Localisées des corps cellulaires appelées synapses.
La drogue agit comme un antagoniste et se fixe sur Les récepteurs post-synaptiques du neuromédiateur sécrété par Les neurones du noyau gris central. Le neuromédiateur ne peut donc plus agir sur Les neurones de La structure B qui ne sécrètent plus La substance X.
4. L’autre drogue peut agir sur Les neurones du noyau gris central en empêchant La sortie du neuromédiateur dans La synapse.
Sujet 5. ISRP (III)
1. Questions courtes
Répondez brièvement, mais avec précision à chacune des 6 questions suivantes :
1. Origine, nature et structure des γ-globulines. Que peut-on dire à leur sujet au cours de la gestation? Deux situations particulières (facteur Rhésus et sida) sont généralement évoquées à cette occasion : pouvez-vous les commenter brièvement?
2. La contraception orale féminine par la pilule combinée : principe général, diversité des produits actuellement sur le marché, inconvénients.
3. Quelles sont les caractéristiques fonctionnelles d’une synapse à transmission chimique? Qu’appelle-t-on fonction intégratrice d’un neurone?
4. Donnez la définition de la VO2 max. Principe de sa mesure. Variations. En quoi sa valeur chez un sujet peut-elle constituer un test d’aptitude pour la pratique d’un certain type de sport?
5. Le chromosome mitotique (métaphasique) : composition et caractéristiques structurales.
6. Nature et évolution des relations hormonales entre l’hypophyse et la gonade au cours d’un cycle ovarien.
(12 POINTS)
2
Dans l’espèce humaine, chez l’adulte, on sait que la molécule d’hémoglobine est constituée de quatre chaînes de globines (2 chaînes α et 2 chaînes β). La synthèse de la chaîne β est gouvernée par l’hémoglobine A (forme normale et la plus répandue), et une forme HbC qui conduit à la formation de l’hémoglobine C. Ces deux allèles ne présentent pas de relation de dominance et peuvent s’exprimer indifféremment l’un de l’autre; toutefois lorsque l’allèle HbC est seul présent le sujet souffre d’une maladie nommée hémoglobinose C.
1. Le document 1 représente L’arbre généalogique d’une famille où certains membres (indiqués en noir) sont atteints d’hémoglobinose C.
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| Document 1 |
À partir d’arguments tirés de cet arbre généalogique précisez, en envisageant tous Les cas possibles, si Le gène correspondant à La chaîne β est porté par un autosome ou un gonosome.
Dans cet exercice les deux seuls allèles retenus sont bien évidemment HbA et HbC.
2. Une autre mutation du gène responsable de la synthèse de la chaîne β conduit à l’allèle HbS qui s’exprime sous la forme d’une hémoglobine dite Hémoglobine S. Ici non plus il n’y a pas de relation de dominance entre les allèles HbA et HbS qui s’expriment indifféremment l’un et l’autre lorsqu’ils sont tous deux présents chez un individu. Mais lorsque l’allèle HbS est seul présent, le sujet souffre d’une maladie grave, la drépanocytose, qui limite son espérance de vie à une dizaine d’années.
Le document 3 présente la proportion de ces deux formes d’hémoglobine (A et S) chez 3 frères désignés par les lettres P, M et R.
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| Document 3 |
| Individu P | Individu M | Individu R | |
|---|---|---|---|
| hémoglobine A | 98 % | 0 % | 45 % |
| hémoglobine S | 0 % | 90 % | 45 % |
| Autres hémoglobines | 0 % | 90 % | 45 % |
a. Exploitez ce document et écrivez, pour ce gène, les génotypes des individus P, M, R.
b. Indiquez le (ou les) individu(s) malade(s).
On ne tiendra pas compte pour ces questions de l’exercice des autres hémoglobines.
3. Les différentes hémoglobines peuvent être séparées par la technique d’électro-phorèse.
Le résultat des électrophorèses des hémoglobines correspondant aux membres d’une famille est présenté dans le document 3. Cette famille présente des risques d’avoir un enfant malade.
– le père a un génotype identique à celui de l’individu R rencontré dans la question b ;
– la mère a un génotype identique à celui de l’individu III5 rencontré dans la question a.
a. Rappelez en quelques lignes quel est le principe de l’électrophorèse.
b. À quelles sortes d’hémoglobines correspondent les bandes indiquées sur le document 3?
c. Donnez le génotype de l’enfant. S’agit-il de l’enfant malade?
d. Indiquez la probabilité des différents génotypes des enfants que pourrait avoir ce couple. Que peut-on préciser par rapport à la question B ?
(4 POINTS)
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