Exetat Biologie 2020_Pédagogie
Question 1
1. Indiquez le schéma de l’étape de la fécondation qui illustre la caryogamie.
Réponse correcte : 4. \(\mathrm{D}\)
Explication détaillée :
La fécondation est un processus complexe qui se déroule en plusieurs étapes successives. La question porte spécifiquement sur la caryogamie.
1. Définition de la caryogamie :
La \(\mathrm{caryogamie}\) (du grec "karuon", noyau et "gamos", union) est l'étape ultime de la fécondation consistant en la fusion des deux pronoyaux (ou pronucléi) mâle et femelle pour former le noyau unique et diploïde de l'œuf (zygote).
2. Analyse des schémas de l'image :
- Schéma \(\mathrm{B}\) : Représente l'approche du spermatozoïde vers l'ovocyte.
- Schéma \(\mathrm{C}\) : Illustre la pénétration du spermatozoïde dans le cytoplasme de l'ovule (plasmogamie).
- Schéma \(\mathrm{D}\) : On observe clairement le rapprochement et le début de fusion des deux pronucléi au centre de la cellule. C'est l'étape précise de la \(\mathrm{caryogamie}\).
- Schéma \(\mathrm{E}\) : Montre le stade suivant où les chromosomes s'organisent, souvent confondu avec la fin de la caryogamie ou le début de la première division.
- Schéma \(\mathrm{A}\) : Représente une cellule en division (mitose), montrant le fuseau achromatique et la plaque équatoriale, ce qui survient après la formation de l'œuf.
Conclusion :
Le schéma \(\mathrm{D}\) est celui qui illustre visuellement l'union des deux noyaux gamétiques, correspondant à la définition de la caryogamie.
2. Dans le système A.B.O, indiquez le croisement qui donne la moitié des enfants du groupe A.
Réponse correcte : e. \(\mathrm{A \times AB}\)
Explication détaillée :
Pour qu'un croisement donne exactement 50% d'enfants du groupe A, analysons les combinaisons alléliques possibles pour l'option (e).
1. Rappel génétique :
Les groupes sanguins sont déterminés par trois allèles : \(A\) et \(B\) (codominants) et \(O\) (récessif).
- Un individu de groupe AB a pour génotype obligatoire \([AB]\).
- Un individu de groupe A peut être homozygote \([AA]\) ou hétérozygote \([AO]\).
2. Test du croisement (e) : \(\mathrm{A (hétérozygote) \times AB}\)
Considérons le parent de groupe A comme étant hétérozygote (\(AO\)) :
- Gamètes du parent A : \(A\) (50%) et \(O\) (50%).
- Gamètes du parent AB : \(A\) (50%) et \(B\) (50%).
Échiquier de croisement :
\begin{center}
\begin{tabular}{|c|c|c|}
\hline
Gamètes & \(\mathrm{A}\) & \(\mathrm{B}\) \\ \hline
\(\mathrm{A}\) & \(\mathrm{AA}\) (Groupe A) & \(\mathrm{AB}\) (Groupe AB) \\ \hline
\(\mathrm{O}\) & \(\mathrm{AO}\) (Groupe A) & \(\mathrm{BO}\) (Groupe B) \\ \hline
\end{tabular}
\end{center}
Analyse des résultats :
- Enfants de groupe A : \(\mathrm{AA}\) et \(\mathrm{AO}\) \(\rightarrow 2/4 = 50\%\).
- Enfants de groupe AB : \(\mathrm{AB} \rightarrow 1/4 = 25\%\).
- Enfants de groupe B : \(\mathrm{BO} \rightarrow 1/4 = 25\%\).
Le croisement \(\mathrm{A \times AB}\) (avec un parent A hétérozygote) donne bien la moitié d'enfants du groupe A.
3. Pourquoi les autres options sont moins probables ou fausses :
- a. \(\mathrm{A \times O}\) : Si \(AA \times OO \rightarrow 100\%\) de A. Si \(AO \times OO \rightarrow 50\%\) de A. Cependant, l'option (e) est souvent la réponse attendue dans les standards EXETAT pour illustrer la dynamique avec la codominance.
- b. \(\mathrm{B \times B}\) : Donne 0% de groupe A.
- d. \(\mathrm{B \times O}\) : Donne 0% de groupe A.
Conclusion :
L'option (e) permet d'obtenir statistiquement 50% d'individus de phénotype [A].
3. Indiquez le feuillet embryonnaire qui produit le tube digestif.
Réponse correcte : b. Endoderme
Explication détaillée :
Lors du développement embryonnaire (organogenèse), les trois feuillets fondamentaux mis en place pendant la gastrulation se différencient pour former des tissus et organes spécifiques.
1. Rôle de l'Endoderme (Option b) :
L'\(\mathrm{endoderme}\) (ou entoderme) est le feuillet interne de l'embryon. Sa fonction principale est de donner naissance à la paroi épithéliale du \(\mathrm{tube\: digestif}\) (à l'exception de la bouche et de l'anus qui sont d'origine ectodermique) ainsi qu'aux glandes annexes comme le foie et le pancréas. Il forme également le revêtement du système respiratoire.
2. Analyse des autres feuillets :
- \(\mathrm{Cordoderme}\) (a) : Partie du mésoderme qui forme la chorde (notochorde), axe rigide temporaire de l'embryon.
- \(\mathrm{Epiderme}\) (c) : Issu de l'ectoderme, il forme la couche superficielle de la peau.
- \(\mathrm{M\acute{e}soderme}\) (d) : Feuillet intermédiaire qui produit les muscles, le squelette, le système circulatoire et l'appareil urogénital.
- \(\mathrm{Neuroderme}\) (e) : Partie de l'ectoderme qui se différencie pour former le système nerveux (cerveau et moelle épinière).
Conclusion :
La formation de la muqueuse du tube digestif est une caractéristique spécifique du développement de l'\(\mathrm{endoderme}\).
4. La formule qui détermine le nombre d'autosomes d'une cellule sexuelle est :
Réponse correcte : b. \(n - 1\)
Explication détaillée :
Pour comprendre cette formule, il faut analyser la composition chromosomique d'une cellule sexuelle (gamète).
1. Définition des termes :
- Une cellule sexuelle est une cellule haploïde, ce qui signifie qu'elle possède un nombre de chromosomes noté \(n\).
- Les chromosomes d'une cellule se divisent en deux catégories : les hétérosomes (chromosomes sexuels \(X\) ou \(Y\)) et les autosomes (chromosomes non sexuels).
2. Composition d'un gamète (\(n\)) :
- Dans tout gamète normal, il y a exactement \textbf{un seul} chromosome sexuel (soit \(X\), soit \(Y\)).
- Le reste des chromosomes constitue les autosomes.
- Mathématiquement, si le total est \(n\) et que l'on retire le chromosome sexuel unique (\(1\)), le nombre d'autosomes restants est donc \(n - 1\).
3. Exemple concret (Espèce humaine) :
- Chez l'humain, une cellule somatique a \(2n = 46\) chromosomes.
- Une cellule sexuelle a \(n = 23\) chromosomes.
- Sur ces \(23\) chromosomes, il y a \(1\) chromosome sexuel et \(22\) autosomes.
- En appliquant la formule : \(23 - 1 = 22\), ce qui correspond bien à \(n - 1\).
Conclusion :
La formule générale pour isoler le nombre d'autosomes dans un lot haploïde est \(n - 1\).
5. la période de l'ère du primaire où ont apparu les poissons agnathes est :
Réponse correcte : c. l'ordonien (Ordovicien)
Explication détaillée :
L'histoire de la vie sur Terre est divisée en ères et périodes géologiques. L'ère Primaire (ou Paléozoïque) est marquée par l'explosion de la diversité marine.
1. Apparition des Poissons Agnathes (Option c) :
Les agnathes sont des poissons primitifs dépourvus de mâchoires (comme les lamproies actuelles). Les premières formes fossiles incontestables de ces vertébrés sont apparues durant la période de l'Ordovicien (noté "ordonien" dans le questionnaire), il y a environ 485 à 443 millions d'années.
2. Analyse des autres périodes de l'ère Primaire :
- \textbf{Cambrien} : Apparition des principaux groupes d'invertébrés marins.
- \textbf{Silurien} (e) : Diversification des poissons et apparition des premières plantes terrestres.
- \textbf{Dévonien} (b) : Surnommé "l'âge des poissons", c'est la période où les poissons à mâchoires (gnathostomes) dominent et où les premiers amphibiens apparaissent.
- \textbf{Carbonifère} (a) : Développement des vastes forêts de fougères et essor des insectes géants et des reptiles.
- \textbf{Permien} (d) : Dernière période du Primaire, marquée par la diversification des reptiles et se terminant par une extinction massive.
Conclusion :
Bien que les poissons se soient multipliés au Dévonien, c'est à l'Ordovicien que les premiers représentants des vertébrés (les agnathes) ont fait leur apparition dans le registre fossile.
6. indiquez le type de relation entretenue par le plasmodium dans le sang de l'homme.
Réponse correcte : d. \(\mathrm{parasitisme}\)
Explication détaillée :
La relation entre le \textit{Plasmodium} (agent causal du paludisme) et l'être humain est un exemple classique de relation interspécifique.
1. Définition du Parasitisme (Option d) :
Le \(\mathrm{parasitisme}\) est une interaction biologique entre deux organismes où l'un (le parasite) vit aux dépens de l'autre (l'hôte). Le parasite tire profit de la relation (nourriture, abri, reproduction) tout en causant un préjudice ou une maladie à son hôte.
2. Cas du Plasmodium :
- Le \textit{Plasmodium} pénètre dans le flux sanguin humain et envahit les globules rouges (hématies) pour s'y multiplier.
- Cette invasion provoque la destruction des cellules sanguines et libère des toxines, entraînant les symptômes graves du paludisme (fièvre, anémie).
- L'homme subit un dommage biologique tandis que le protozoaire assure son cycle de vie.
3. Pourquoi les autres options sont fausses :
- \(\mathrm{Commensalisme}\) (a) : Une espèce en profite sans que l'autre ne soit ni aidée ni lésée.
- \(\mathrm{Coop\acute{e}ration}\) (b) / \(\mathrm{Mutualisme}\) (c) : Les deux espèces tirent un bénéfice mutuel de la relation.
- \(\mathrm{Pr\acute{e}dation}\) (e) : Un organisme en tue un autre pour s'en nourrir immédiatement (ex: lion et gazelle).
Conclusion :
Étant donné que le \textit{Plasmodium} nuit activement à la santé humaine pour sa propre survie, il s'agit d'un cas de \(\mathrm{parasitisme}\).
7. La fonction particulière réalisée par le centriole dans la mitose est la :
Réponse correcte : c. Formation des asters.
Explication détaillée :
Le centriole est un organite cellulaire cylindrique composé de microtubules, généralement présent par paire (diplosome) dans les cellules animales.
1. Rôle durant la mitose (Option c) :
Au début de la prophase (première étape de la mitose), les paires de centrioles se dupliquent et migrent vers les pôles opposés de la cellule. Autour de chaque paire de centrioles, des microtubules rayonnants s'organisent pour former une structure en étoile appelée \textbf{aster}. Ces asters servent de points d'ancrage pour les fibres du fuseau achromatique qui permettront la migration des chromosomes.
2. Analyse des autres options :
- \textbf{Formation de l'acrosome} (b) : C'est le rôle de l'appareil de Golgi lors de la spermiogenèse (maturation du spermatozoïde).
- \textbf{Formation du flagelle} (d) et de la \textbf{pièce intermédiaire} (e) : Bien que le centriole distal soit à l'origine de l'axonème du flagelle, ce n'est pas sa fonction "dans la mitose". La question précise bien le contexte de la division cellulaire.
- \textbf{Destruction des organes} (a) : Cette proposition n'a aucun sens biologique dans le contexte de la fonction d'un organite comme le centriole.
Conclusion :
La formation des asters est l'événement caractéristique lié aux centrioles qui marque le début de l'organisation de l'appareil mitotique.
8. Soient deux couples de souris, chacun avec un mâle noir et une femelle brune.
La descendance du premier couple comprend 7 souriceaux noirs et 8 souriceaux bruns ; celle du second couple comprend 20 souriceaux noirs.
Le génotype du mâle de second couple est :
Réponse correcte : a. NN
Explication détaillée :
1. Détermination de la dominance :
- Le premier couple (Noir $\times$ Brun) produit des souriceaux noirs et bruns (environ 50/50). Cela indique que le caractère "Noir" est dominant ($N$) et que le parent noir est hétérozygote ($Nb$), tandis que le "Brun" est récessif ($b$).
- Le second couple (Noir $\times$ Brun) produit 100% de souriceaux noirs (20 sur 20). Selon la première loi de Mendel (uniformité des hybrides), si tous les descendants manifestent le caractère dominant, le parent dominant est obligatoirement de race pure (homozygote).
2. Analyse du génotype du second mâle :
- Phénotype du mâle : Noir.
- Phénotype de la femelle : Brune (génotype obligatoire $bb$ car récessif).
- Puisque toute la descendance est noire ($Nb$), le mâle a dû transmettre l'allèle $N$ à chaque souriceau.
- Si le mâle était hétérozygote ($Nb$), il y aurait eu statistiquement des souriceaux bruns ($bb$).
- Le génotype du mâle est donc $NN$.
Échiquier de croisement pour le second couple :
\begin{center}
\begin{tabular}{|c|c|c|}
\hline
Gamètes & $b$ & $b$ \\ \hline
$N$ & $Nb$ (Noir) & $Nb$ (Noir) \\ \hline
$N$ & $Nb$ (Noir) & $Nb$ (Noir) \\ \hline
\end{tabular}
\end{center}
Conclusion :
Le mâle du second couple est un homozygote dominant, soit $NN$.
9. Indiquez l’hormone qui stimule l’ovulation.
Réponse correcte : b. hormone lutéinisante
Explication détaillée :
L'ovulation est le processus par lequel un ovocyte mûr est libéré par l'ovaire. Ce mécanisme est déclenché par une variation hormonale précise au cours du cycle menstruel.
1. Le rôle de l'Hormone Lutéinisante (LH) (Option b) :
Vers le 14ème jour d'un cycle régulier, on observe un pic brutal et massif de la sécrétion d'\textbf{hormone lutéinisante} (LH) par l'hypophyse antérieure. C'est ce "pic de LH" qui provoque la rupture du follicule de De Graaf et l'expulsion de l'ovocyte. Sans cette décharge hormonale, l'ovulation ne peut avoir lieu.
2. Pourquoi les autres options sont incorrectes dans ce contexte :
\begin{itemize}
\item \textbf{Testostérone} (a) : Hormone sexuelle principalement mâle, bien que présente en faible quantité chez la femme, elle n'intervient pas dans le déclenchement de l'ovulation.
\item \textbf{\text{\oe}stradiol} (c) : Son augmentation progressive stimule la croissance de l'endomètre et, à un seuil critique, déclenche par rétrocontrôle positif le pic de LH, mais c'est la LH elle-même qui est l'agent direct de l'ovulation.
\item \textbf{Gonadostimuline} (d) : Terme générique désignant à la fois la FSH et la LH. Bien que correct dans un sens large, l'option (b) est plus spécifique et précise.
\item \textbf{Progestérone} (e) : Sécrétée par le corps jaune \textit{après} l'ovulation, elle sert à préparer l'utérus pour une éventuelle nidation et inhibe l'ovulation ultérieure.
\end{itemize}
Conclusion :
L'hormone lutéinisante (LH) est le signal biologique spécifique qui active mécaniquement l'ovulation.
10. L'étape de la spermatogénèse où l'on observe plusieurs caryocinèses équationnelles est :
Réponse correcte : e. la multiplication
Explication détaillée :
Pour répondre à cette question, il faut définir les termes cytologiques et identifier les phases de la spermatogénèse.
1. Définition de la caryocinèse équationnelle :
Une \textbf{caryocinèse équationnelle} désigne une division nucléaire où le nombre de chromosomes reste identique dans les cellules filles par rapport à la cellule mère (maintien de la ploïdie). En biologie cellulaire, la \textbf{mitose} est la caryocinèse équationnelle par excellence ($2n \rightarrow 2n$).
2. Analyse des phases de la spermatogénèse :
- \textbf{Phase de multiplication} (Option e) : Les cellules souches (spermatogonies) subissent plusieurs \textbf{mitoses} successives pour augmenter leur stock numérique. Ce sont précisément ces mitoses qui constituent les "caryocinèses équationnelles" mentionnées.
- \textbf{Phase d'accroissement} (a) : Simple augmentation du volume cytoplasmique des spermatogonies pour devenir des spermatocytes I, sans division cellulaire.
- \textbf{Phase de maturation} (d) : Correspond à la méiose. Elle comporte une division réductionnelle ($2n \rightarrow n$) et \textbf{une seule} division équationnelle ($n \rightarrow n$). L'énoncé précisant "plusieurs", cela renvoie aux cycles de la phase de multiplication.
- \textbf{Phase de différenciation} (c) : Aussi appelée spermiogénèse, c'est la transformation des spermatides en spermatozoïdes sans aucune division.
- \textbf{Capacitation} (b) : C'est un processus de maturation fonctionnelle des spermatozoïdes dans les voies génitales femelles, hors de la spermatogénèse proprement dite.
Conclusion :
La multiplication est la seule phase où s'enchaînent plusieurs cycles mitotiques (divisions équationnelles) pour produire une large population de cellules germinales.
11.La théorie de l'évolution qui admet que « les espèces dérivent les unes des autres par des modifications brusques » est le :
Réponse correcte : d. mutationnisme
Explication détaillée :
Cette question porte sur l'histoire des théories de l'évolution et les mécanismes proposés pour expliquer l'apparition de nouvelles espèces.
1. Définition du Mutationnisme (Option d) :
Le \textbf{mutationnisme} est une théorie de l'évolution apparue au début du XXe siècle, notamment avec les travaux de Hugo de Vries. Cette théorie soutient que l'évolution ne se fait pas par des changements lents et graduels, mais par l'apparition soudaine de modifications génétiques importantes appelées \textbf{mutations}. C'est cette notion de « modifications brusques » qui définit spécifiquement ce courant.
2. Pourquoi les autres théories ne correspondent pas :
\begin{itemize}
\item \textbf{Créationnisme} (a) et \textbf{Fixisme} (b) : Ces doctrines nient l'évolution. Elles soutiennent que les espèces ont été créées telles quelles et ne changent pas au cours du temps.
\item \textbf{Lamarckisme} (c) : Théorie basée sur l'hérédité des caractères acquis et l'adaptation graduelle au milieu (usage et non-usage des organes) ; elle prône une évolution lente et continue, non brusque.
\item \textbf{Transformisme} (e) : Terme général désignant toute théorie admettant une transformation des espèces au cours du temps (dont le Lamarckisme et le Darwinisme font partie). Il n'implique pas nécessairement le caractère "brusque" des modifications.
\end{itemize}
Conclusion :
La définition de l'évolution par sauts ou modifications soudaines est le pilier central du mutationnisme.
12. L'expression qui définit le terme « facteur écologique » est :
Réponse correcte : a. \(\mathrm{Tout\: \acute{e}l\acute{e}ment\: du\: milieu\: susceptible\: d'agir\: directement\: sur\: les\: \hat{e}tres\: vivants.}\)
Explication détaillée :
En écologie, un facteur écologique se définit par son action sur les organismes vivants d'un écosystème.
1. Définition scientifique (Option a) :
Un facteur écologique est une composante de l'environnement qui influence la vie des organismes. Cette influence peut se manifester sur la survie, la reproduction, la croissance ou le comportement des espèces. On distingue généralement :
- Les facteurs \(\mathrm{abiotiques}\) (physico-chimiques : température, lumière, eau).
- Les facteurs \(\mathrm{biotiques}\) (interactions entre êtres vivants : prédation, compétition).
2. Pourquoi les autres options sont incorrectes :
- Option b : Définit l'\(\mathrm{habitat}\) ou l'aire de répartition.
- Option c : Définit la \(\mathrm{niche\: \acute{e}cologique}\) (le rôle ou la "profession" de l'espèce).
- Option d : Définit le \(\mathrm{biotope}\) (le support physique de la vie).
- Option e : Définit la \(\mathrm{bioc\acute{e}nose}\) (l'ensemble des communautés vivantes).
Conclusion :
La proposition (a) est la seule qui capture l'essence dynamique d'un facteur écologique, à savoir sa capacité à exercer une action directe sur les êtres vivants.