Thème 1 – La Terre dans l’Univers, la vie, l’évolution du vivant (17)





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La géothermie peut être la situation d’appel pour étudier le fonctionnement thermique de la Terre

Attention à la notion de chaleur ( en SPC : chaleur seulement si échange)



Structure du globe seulement partiellement connue ( lithosphère et asthénosphère)

Tâche complexe ou TP mosaïque : Comment l’énergie de la terre rend-elle possible le fonctionnement d’une centrale géothermique
Définitions de base et des illustrations (diagrammes, carte de France, tableaux de mesures …) : Site INRP

http://acces.inrp.fr/eedd/climat/dossiers/energie_demain/geothermie/geothermie_SVT
Données sur les flux de chaleur et températures en France. Nombreuses cartes de la France sur les flux de chaleur à différentes profondeurs : Site BRGM

http://sigminesfrance.brgm.fr/geophy_flux.asp

Utiliser des données pour tracer le gradient géothermique moyen avec un tableur.


http://acces.inrp.fr/eedd/climat/dossiers/energie_demain/geothermie/gradient_geothermique_correction.xls/view
- comparaison conduction/convection : modélisation analogique, avec ExAO, tableur et des matériaux de viscosités différentes (sirop, huile…)
Mesures de température, tracé de graphique avec ou sans tableur

http://svt.ac-montpellier.fr/spip/spip.php?article172

À l’échelle globale, le flux fort dans les dorsales est associé à la production de lithosphère nouvelle ; au contraire les zones de subduction présentent un flux faible associé au plongement de la lithosphère âgée devenue dense. La Terre est une machine thermique.

L’énergie géothermique utilisable par l’Homme est variable d’un endroit à l’autre.

Le prélèvement éventuel d’énergie par l’Homme ne représente qu’une infime partie de ce qui est dissipé.

lien avec le contexte géodynamique : dorsale (1S) et zone de subduction (TS).

Energie géothermique et utilisation


- lien avec le contexte géodynamique : tomographie
Cadre géologique des ressources géothermiques en France, Site complet et riche en exemples bien illustrés.

http://www.geothermie-perspectives.fr/18-regions/index.html ; http://www.geothermie-perspectives.fr/07-geothermie-france/index.html

Kmz.geothermie (par ac montpellier) ou fossé rhenan kmz http://svt.ac-montpellier.fr/spip/IMG/kmz/Geothermie.kmz
Fonctionnement et utilisation des ressources géothermiques :

http://www.geothermie-perspectives.fr/07-geothermie-france/03-haute-energie.html

http://www.geothermie-soultz.fr/
Volcanisme et sources chaudes dans le fossé rhénan (sujet des Olympiades de Géosciences 2008

http://svt.ac-dijon.fr/dyn/IMG/Sujet-NE-Olympiades_2008.pdf

Visite de la centrale géothermique de Bouillante (Guadeloupe) http://pedagogie.ac-guadeloupe.fr/sciences_et_techniques_industrielles_lgt/visite_centrale_geothermique_bouillante

- lien eedd : place de la géothermie dans les ressources durables, perspectives

flèche vers le bas 15Thème 2-B La plante domestiquée (2 ?)

Bilan : sélection génétique des plantes ; génie génétique.

Une même espèce cultivée comporte souvent plusieurs variétés sélectionnées selon des critères différents ; c’est une forme de biodiversité.

La sélection exercée par l’Homme sur les plantes cultivées a souvent retenu (volontairement ou empiriquement) des caractéristiques génétiques différentes de celles qui sont favorables pour les plantes sauvages.


Remarque : manipulations possibles


Angiospermes uniquement
Prérequis : il faut avoir fait

Thème 1-A-1-A-2-A-3 Et surtout : 1-A-5
situations un peu originales : étude de plantes consommées par les élèves : les choux, que l’on trouve facilement sur les marchés.
Pas de manipulation mais utilisation d’Anagène par exemple

Situation déclenchante : photos de végétaux différents montrant la variété des parties consommées par l’Homme.

Activité : comparaison d’une espèce cultivée et sauvage (orge, blé…) Prévoir de les cueillir avant l’été.

Fournir schéma « plante type »
Documentation sur site de Jussieu « du blé au pain »

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/blepain/1ble/11plant/plante.htm

Observation (dissection ?) de choux variés issus du commerce et travail avec le site (TP collaboratif) :

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Marche/choux.htm

Sélection empirique :

La Variation des animaux et des plantes à l'état domestique, Charles Darwin (pages 355 et suivantes pour expliquer la sélection empirique du chou et la découverte spontanée de certaines variétés (gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k406270g)
Travail préparatoire comparaison « Maïs-Téosinte » (ressource nationale n°18)

Puis activité à partir de la ressource nationale n°22 : identification des 5 gènes responsables des différences phénotypiques et étude plus précise du rôle du gène tb1.

Les techniques de croisement permettent, d’obtenir de nouvelles plantes qui n’existaient pas dans la nature (nouvelles variétés, hybrides, etc.).

Les techniques du génie génétique permettent d’agir directement sur le génome des plantes cultivées.

Limites : débat qui risque d’être chronophage.

Ressource 20 en DM par exemple.

(Culture in vitro ?)

Thème 3. – Corps humain et santé (9)

Thème 3-A Le maintien de l’intégrité de l’organisme : quelques aspects de la réaction immunitaire (5)

flèche vers le bas 16Bilan : la défense de l’organisme contre les agressions ; immunité ; mémoire immunitaire.

Thème 3-A-1 La réaction inflammatoire, un exemple de réponse innée (1)

L’immunité innée ne nécessite pas d’apprentissage préalable, est génétiquement héritée et est présente dès la naissance. Elle repose sur des mécanismes de reconnaissance et d’action très conservés au cours de l'évolution.

Très rapidement mise en œuvre, l’immunité innée est la première à intervenir lors de situations variées (atteintes des tissus, infection, cancer). C’est une première ligne de défense qui agit d’abord seule puis se prolonge pendant toute la réaction immunitaire.

La réaction inflammatoire aigüe en est un mécanisme essentiel. Elle fait suite à l’infection ou à la lésion d’un tissu et met en jeu des molécules à l’origine de symptômes stéréotypés (rougeur, chaleur, gonflement, douleur). Elle prépare le déclenchement de l’immunité adaptative.

nouvel angle d’attaque de la partie immunologie : la réaction inflammatoire et plus le VIH et le SIDA(le VIH ne sera plus qu’un ex possible dans la partie « immunité adaptative »)

l’immunité innée n’est plus étudiée dans le SEUL cadre de la coopération avec l’immunité « acquise » mais dans le cadre de la réaction inflammatoire.
conservation de l’immunité innée au cours de l’évolution

mécanismes de la phagocytose

l’immunité innée comme préparation à la réponse immunitaire adaptative.

mode d’action des médicaments anti-inflammatoire (éviter le paracétamol car prescrit comme un antalgique)
lim : -Régulation de la réaction inflamatoire

-Réaction inflammatoire aigue systémique

-rôle du complément

pour se remettre à jour :

http://www.cours-pharmacie.com/immunologie/limmunite-innee.html

http://www.medecine.ups-tlse.fr/DCEM2/module8/item112/texteI1.htm

-Description clinique de Cornelius Celsus (rubor et tumor cum calore et dolore)

-Etude des différentes étapes de la réaction inflammatoire suite à une agression comme une piqure d’épine

-comparaison histologique avant et pendant une réaction inflammatoire

-observation microscopique des différents types cellulaires de l’inflammation (macrophages, mastocytes, granulocytes et cellules dendritiques)
-comparaison des séquences génétiques des récepteurs de l’immunité innée chez différents animaux afin de montrer leur conservation au cours de l’évolution
-animation phagocytose : http://musibiol.net/biologie/animat/phago/phago.swf



Thème 3-A-2 L’immunité adaptative, prolongement de l’immunité innée (2)

Alors que l’immunité innée est largement répandue chez les êtres vivants, l’immunité adaptative est propre aux Vertébrés. Elle s’ajoute à l’immunité innée et assure une action plus spécifique contre des molécules, ou partie de molécules.

Les cellules de l’immunité adaptative ne deviennent effectrices qu’après une première rencontre avec un antigène grâce aux phénomènes de sélection, d’amplification et de différenciation clonales.

Les défenses adaptatives associées avec les défenses innées permettent normalement d’éliminer la cause du déclenchement de la réaction immunitaire.

Le système immunitaire, normalement, ne se déclenche pas contre des molécules de l’organisme ou de ses symbiotes. Cela est vrai notamment pour la réponse adaptative.

flèche vers le bas 18Pourtant les cellules de l’immunité adaptative, d’une grande diversité, sont produites aléatoirement par des mécanismes génétiques complexes qui permettent potentiellement de répondre à une multitude de molécules. La maturation du système immunitaire résulte d’un équilibre dynamique entre la production de cellules et la répression ou l’élimination des cellules autoréactives.

on ne parle plus d’immunité acquise mais d’immunité adaptative.

l’immunité acquise est propre aux vertébrés (450 millions d’années)

rôle des différentes cellules : lymphocytes (LB et les récepteurs BCR, LT et les récepteursTCR )

-préférer les noms : LT CD4+ et LT CD8+

la reconnaissance de l’antigène par LB sous sa forme native et par les LT associé aux molécules du CMH

rôle des anticorps

rôle central des LT CD4+ (interleukines dont l’IL2)

en cas de rencontre avec un antigène spécifique, les étapes de l’activation des cellules immunitaires : sélection, amplification, différenciations clonales.

les LT CD4+ se transformeront en LT Auxiliares (LTh) et les LT CD8+ en LT cytotoxiques (LTc)

coopération entre immunité adaptative et immunité innée (cellules présentatrices d’antigène en association avec le CMH)

production d’une grande diversité de cellules immunitaires avec élimination des cellules dangereuses pour l’organisme ou pour ses symbiotes.

organes lymphoïdse primaires et secondaires
idée de maturation = idée d’évolution du répertoire immunitaire au cours de la vie

limite : distinction entre CMH I et II.
Pour se remettre à jour : http://acces.ens-lyon.fr/acces/ressources/sante/reponse-immunitaire/


-électrophorèse comparative d’un sérum d’un animal immunisé ou non

-test Elisa
-modélisation moléculaire d’anticorps (Rastop)
-test d’immunodiffusion (Ouchterlony)

+électronographie de complexes immuns

+mise en évidence d’agglutination d’hématies de moutons par des anticoprs
-ressources pour Anagène et rastop (anticorps, récepteur T) : http://acces.ens-lyon.fr/acces/ressources/sante/reponse-immunitaire/ressources/rastop-et-anagene/


Thème 3-A-3 Le phénotype immunitaire au cours de la vie (1)

Une fois formés, certains effecteurs de l’immunité adaptative sont conservés grâce à des cellules mémoires à longue durée de vie.

Cette mémoire immunitaire permet une réponse secondaire à l’antigène plus rapide et quantitativement plus importante qui assure une protection de l’organisme vis à vis de cet antigène.

La vaccination déclenche une telle mémorisation. L’injection de produits immunogènes mais non pathogènes (particules virales, virus atténués, etc.), provoque la formation d’un pool de cellules mémoires dirigées contre l’agent d’une maladie. L’adjuvant du vaccin déclenche la réaction innée indispensable à l’installation de la réaction adaptative.

Le phénotype immunitaire d’un individu se forme au gré des expositions aux antigènes et permet son adaptation à l’environnement. La vaccination permet d’agir sur ce phénomène.

La production aléatoire de lymphocytes naïfs est continue tout au long de la vie mais au fil du temps, le pool des lymphocytes mémoires augmente.


notion de mémoire immunitaire

Rôle des cellules mémoires (y compris les LT CD8+)
possibilité d’introduire ces notions avec de l’histoire des sciences (découverte des vaccins)

rôle de la vaccination

insister sur le rôle citoyen de la vaccination (notion de couverture vaccinale et de protection collective)

rôle des adjuvants (pour aider au déclenchement de la réaction immunitaire innée)
adaptabilité et variabilité du système immunitaire


-recenser les principes de la vaccination à partir de textes historiques (Jenner)

-étude des travaux de Pasteur
-développer l’esprit critique en particulier sur le rôle des adjuvants
-Logiciel : Benoît Benard, Logiciel IMMUNO 3ème propose la mise en évidence, de façon très simple, de la spécificité des anticorps et de la mémoire immunitaire. Il téléchargeable gratuitement sur internet à l’adresse : http://wwwppeda.free.fr/logiciels/immuno3e.htm
- Logiciel « immunité », qui permet aux élèves de mettre en place autant d’expériences qu’ils le souhaitent pour résoudre la question du transfert d’immunité. Il est téléchargeable gratuitement sur le site : http://ww2.ac-poitiers.fr/svt/spip.php?article393

RQ sur le thème : à plusieurs reprises, on replace certains points d’immunologie dans un cadre évolutif (immunité innée conservée au cours de l’évolution / immunité adaptative spécifique aux vertébrés)

Thème 3-B Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse (4)

flèche vers le bas 19Bilan : neurone, synapse chimique ; plasticité cérébrale.

Thème 3-B-1 Le réflexe myotatique, un exemple de commande réflexe du muscle (2)

Le réflexe myotatique est un réflexe monosynaptique. Il met en jeu différents éléments qui constituent l’arc réflexe.

Le réflexe myotatique est ici étudié comme élément de diagnostic qui renseigne sur le fonctionnement neuromusculaire
Il n’y a plus d’étude de l’innervation réciproque , seul le réflexe myotatique monosynaptique est étudié
Etude des expériences de dégénérescence nerveuse et constatations médicales (Magendie): elles ont permis de localiser les corps cellulaires des neurones afférents et efférents

Mesure ExAO de la réponse réflexe :

http://back.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/applic/refmyo/activ-musc.htm

  • support utilisé : logiciel Refmyo

  • Dispositif ExAO avec fiche protocole

  • Etude du réflexe achilléen et du réflexe rotulien

  • Modification de l’amplitude d’un réflexe si le sujet se concentre ou est au contraire distrait

Eléments mis en jeu




Coupe transversale de moelle épinière de lapin http://forum.mikroscopia.com/uploads/monthly_05_2007/post-36-1178972693.jpg

Coupe transversale de moelle : http://mediatheque.parisdescartes.fr/doc/racine/j/jmdupont/140442Coupe_transv_moelle_FR.jpg

Substance blanche de la moelle épinière : http://back.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/applic/moelle/l-moelle/l-moel6b.htm

  • Photos des fuseaux neuro musculaires

observation microscopique des récepteurs sensoriels : http://schwann.free.fr/contraction_musculaire03.jpg

Le neurone moteur conduit un message nerveux codé en fréquence de potentiels d’actions.

Nature du message nerveux: Stimulation d’un neurone ? Comment sait-on qu’il répond ?

Seul le codage en fréquence au niveau des fibres est à étudier
Notion de valeur seuil de déclenchement et loi du tout ou rien

Logiciel POTACT (Jeulin) / Logiciel Sherrington (exp chez le chat ) logiciel de simulation d'expériences de sections-stimulations : sherrington : http://www.ac-nice.fr/svt/productions/fiche.php?numero=25

logiciel neurone de JF TILQUIN à télécharger sur le site http://www.ac-grenoble.fr/webcurie/bio
Analyse d’expériences sur l’axone géant de calmar et estimation de la vitesse de conduction du message nerveux

La commande de la contraction met en jeu le fonctionnement de la synapse neuromusculaire.

Franchissement d’une synapse

Notion de transmission à sens unique et de fixation temporaire

Perturbations du fonctionnement synaptique (cas de la synapse neuro-musculaire seulement)

Seul le fonctionnement de la synapse à Ach est à envisager  et l’action de l’Ach sur les fibres musculaires.
On envisage le cas d’une synapse normale et celui d’une synapse «  empoisonnée ».


Logiciels de simulation : logiciel Synapse du CRDP de Versailles, logiciel Simneuro de Pierron ??

Logiciel synapse de F TILQUIN à télécharger sur le site http://www.ac-grenoble.fr/webcurie/bio

photographies d’une synapse

Fibres musculaires effectrices : http://www.udel.edu/biology/Wags/histopage/colorpage/cne/cnemep.GIF

microciné contraction fibre musculaire : http://www.ac-creteil.fr/biotechnologies/doc_biohum-cardiomyocyte_contraction.htm

flèche vers le bas 20Thème 3-B-2 De la volonté au mouvement (1)

L’exploration du cortex cérébral permet de découvrir les aires motrices spécialisées à l’origine des mouvements volontaires. Les messages nerveux moteurs qui partent du cerveau cheminent par des faisceaux de neurones qui descendent dans la moelle jusqu’aux motoneurones. C’est ce qui explique les effets paralysants des lésions médullaires.

Le corps cellulaire du motoneurone reçoit des informations diverses qu’il intègre sous la forme d’un message moteur unique et chaque fibre musculaire flèche vers le bas 21reçoit le message d’un seul motoneurone.

On étudie la commande volontaire d’un mouvement et l’homonculus moteur ainsi que les collaborations entre les différentes aires corticales dans la commande d’un mouvement.
Schéma de l’Homonculus moteur (une carte "motrice" à la surface du cerveau.)
On étudie la modulation du réflexe myotatique par une commande volontaire et donc le trajet des neurones du cortex aux motoneurones médullaires.
Le rôle intégrateur des motoneurones est envisagé afin d’expliquer les modifications du fonctionnement synaptique sous l’effet de la volonté

Texte présentant le trajet des voies centrifuges de la motricité volontaire.

La sommation spatiale comme exemple d’intégration

Banque d’images Neuropeda pour localiser les aires du cortex moteur avec le logiciel Eduanatomist

http://www.edumedia-sciences.com/fr/v6-l-irm-interview

Inrp sujets 13111 et 13112 : mise en évidence des aires impliquées dans la réponse motrice de la main, Localisation des aires impliquées dans la réponse motrice de la main dans une région localisée au niveau du cortex de l’hémisphère controlatéral à la main sollicitée (lobe pariétal). Intervention d’autres régions antérieures (aires prémotrices et motrices supplémentaires)
Vidéo sur le principe de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) :

http://acces.ens-lyon.fr/acces/ressources/neurosciences/Banquedonnees_logicielneuroimagerie/test-architecture-neuropeda/fiches-pedagogiques/1-irm/1-3-imagerie-fonctionnelle/1-3-1-sensibilite-motricite/1-3-1-1-motricite/1-3-1-1-motricite
Powerpoint de Françoise Jauzein de Neuroimagerie : http://acces.ens-lyon.fr/acces/ressources/neurosciences/archives-formations/Neuroimagerie_Versailles.ppt/view http://acces.ens-lyon.fr/acces/ressources/neurosciences/archives-formations/Neuroimagerie_Versailles.ppt/view
Logiciel Synapse de TILQUIN en cours de développement en lien avec le nouveau programme.

Logiciel sommation spatiale (Académie d’Amiens)
Logiciel Rastop afin d’étudier le récepteur de l’Ach et les substances antagonistes et agonistes… + modèles moléculaires de l’Ach et du récepteur à l’Ach.

Thème 3-B-3 Motricité et plasticité cérébrale (1)

La comparaison des cartes motrices de plusieurs individus montre des différences importantes. Loin d’être innées, ces différences s’acquièrent au cours du développement, de l’apprentissage des gestes, et de l’entraînement. Cette plasticité cérébrale explique aussi les capacités de récupération du cerveau après la perte de fonction accidentelle d’une petite partie du cortex moteur. Les capacités de remaniements se réduisent tout au long de la vie, de même que le nombre de cellules nerveuses. C’est donc un capital à préserver et entretenir.

La plasticité cérébrale est abordée à partir de l’apprentissage et des récupérations fonctionnelles intervenant après une lésion (approche historique)
Possibilité aussi de faire le lien avec le vieillissement


Inrp sujets 12211 et 12213 associant des images d’accidents Vasculaires Cérébraux et des hématomes intracérébraux. Elles permettent d’aborder le concept de localisation cérébrale et d’introduire la notion de fonctions associées aux différentes régions cérébrales

http://acces.ens-lyon.fr/acces/ressources/neurosciences/Banquedonnees_logicielneuroimagerie/test-architecture-neuropeda/fiches-pedagogiques/1-irm/1-2-anatomie-generalites/1-2-2-pathologies-lesions/1-2-2-1-accidents-vasculaires-cerebraux/

● Documents sur la compensation vestibulaire (Pierre Clément)

● Document présentant la modification du réseau neuronique au cours du temps (réorganisation du cortex moteur après un AVC)

  • Plasticité cérébrale et vieillissement.

Documents concernant les atteintes du SNC ( maladies

dégénératives : Alzheimer et Parkinson…)

http://acces.ens-lyon.fr/acces/ressources/neurosciences/maladies-et-traitements

● Douleur et membre fantôme ???
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