BIOLOGIE HUMAINE (Term. SMS)

Session 2005 - Nouvelle Calédonie

1. Partie 1: Circulation sanguine
2. Partie 2: Les variation de la pression sanguine
3. Partie 3: Les échanges gazeux pulmonaires
4. Partie 4: L'hormone antidiurétique et génétique moléculaire

I/ CIRCULATION SANGUINE (2,5 points)

Le document 1 est une représentation schématique de la circulation générale et de la circulation pulmonaire

1. Définir circulation générale et circulation pulmonaire puis indiquer leurs rôles respectifs.
   Réponse Circulation générale (ou grande circulation ou circulation systémique) : C'est l'ensemble des vaisseaux sanguins qui irriguent les organes.
   Le sang hématosé, propulsé par le coeur (ventricule gauche) dans les artères, est distribué aux organes, puis revient au coeur (oreillette droite) par les veines.
   Le rôle est d'assurer les échanges tissulaires : apport de dioxygène et de nutriments aux cellules et prise en charge des déchets du métabolisme cellulaire (dioxyde de carbone par exemple).
   
   Circulation pulmonaire (ou petite circulation) : Le sang non hémostasé est propulsé dans l'artère pulmonaire par le ventricule droit, passe dans les poumons et revient à l'oreillette gauche par les veines pulmonaires. Le rôle est l'hématose : au niveau des poumons, le sang se charge en dioxygène et se débarrasse du dioxyde de carbone.


2. Reporter sur la copie le nom des vaisseaux numérotés de 1 à 12.
   Réponse 01 - Veine pulmonaire
   02 - Artère aorte
   03 - Artère hépatique
   04 - Artère mésentérique
   05 - Veine porte hépatique
   06 - Artère rénale
   07 - Artère pulmonaire
   08 - Veine cave supérieure
   09 - Veine cave inférieure
   10 - Veine sus-hépatique
   11 - Veine rénale
   12 - Capillaires systémiques


3. En utilisant les couleurs conventionnelles, flécher le sens de la circulation du sang dans les différents vaisseaux. Préciser la signification des couleurs utilisées.
   Réponse sang rouge = sang hématosé
   sang bleu = sang appauvri en dioxygène
   
   - dans les vaisseaux 1, 2, 3, 4 et 6 : sang rouge
   - dans les vaisseaux 5, 7, 8, 9, 10, 11 et 12 : sang bleu
   
   Sens de circulation :
   - du coeur vers les organes dans les artères
   - des organes vers le coeur dans les veines

II/ LES VARIATIONS DE LA PRESSION SANGUINE (2,5 points)

Le document 2 représente les variations de la pression sanguine (2a) ainsi que celles de la vitesse du sang (2b) dans l'ensemble du système circulatoire.

1. Définir les termes "pression systolique" et "pression diastolique" puis donner leur valeur respective dans l'aorte.
   Réponse La pression sanguine est la pression du sang sur la paroi des artères. Elle est mesurée par deux nombres :
   - la pression maximale ou systolique est celle mesurée au moment de l'éjection ventriculaire ;
   - la pression minimale ou diastolique est mesurée au moment du relâchement ventriculaire.
   
   D'après le document 2 :
   - P systolique = 12 cm Hg
   - P diastolique = 8 cm Hg


2. Analyser les variations de la pression sanguine dans les différents vaisseaux.
   Réponse - La pression différentielle (Psystolique - Pdiastolique) diminue à mesure que le sang s'éloigne du coeur, elle devient nulle au niveau des capillaires. L'élasticité des artères permet de transformer le flux discontinu du sang en un flux continu.
   
   - La pression globale diminue également progressivement. Elle est très importante dans les grosses artères, mais diminue dans les artérioles à proximité des organes, pour devenir pratiquement nulle dans les capillaires. Elle reste nulle dans les veines.


3. Compte-tenu des valeurs de pression observées au niveau veineux, expliquer le mécanisme du retour veineux au coeur, en particulier pour la partie basse du corps.
   Réponse Le retour veineux au coeur se fait grâce à la compression des veines par les muscles striés squelettiques et par les muscles abdominaux pendant l'inspiration. Il est donc facilité par l'activité physique.
   
   Par ailleurs, les parois des veines sont munies de valves qui empêchent le reflux du sang.
   
   Les veines ont une faible résistance à l'écoulement du sang, et augmentent progressivement de diamètre en s'approchant du coeur.


4. Analyser les variations de la vitesse du sang dans les différents vaisseaux de la circulation générale. Indiquer la conséquence de la vitesse du sang au niveau capillaire.
   Réponse La vitesse est importante dans les grosses artères (40 cm/s), puis diminue dans les artérioles à proximité des organes. Elle devient presque nulle dans les capillaires, puis augmente progressivement dans les veines, jusqu'à environ 20 cm/s).
   
   Au niveau capillaire la très faible vitesse d'écoulement du sang augmente le temps de contact et favorise ainsi les échanges entre le sang et les tissus.

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III/ LES ECHANGES GAZEUX PULMONAIRES (2 points)
1. Donner les différentes formes de transport de l'O₂ dans le sang. Préciser la principale forme de transport.
   Réponse - à l'état dissous dans le plasma
   - sous forme d'oxyhémoglobine. La forme combinée à l'hémoglobine est la principale forme de transport, qui concerne environ 98% du dioxygène transporté.


2. Donner les différentes formes de transport du CO₂ dans le sang. Préciser la principale forme de transport.
   Réponse - à l'état dissous dans le plasma
   - fixé sur l'hémoglobine
   - fixé sur des protéines plasmatiques
   - sous forme d'ions hydrogénocarbonate HCO₃^- : c'est la forme de transport la plus importante.


3. Le document 3 représente les valeurs de pressions partielles en dioxygène et en dioxyde de carbone à différents niveaux.
• 3.1. Reporter les valeurs du document 3 sur le schéma du document 4.
• 3.2. En déduire le sens des échanges gazeux et expliquer ce phénomène
  Réponse - au niveau des poumons :
  le dioxygène diffuse de l'air alvéolaire vers le sang ;
  le dioxyde de carbone diffuse du sang vers l'air alvéolaire
  
  - au niveau des tissus :
  L'O2 diffuse du sang vers la lymphe interstitielle puis entre dans la cellule ;
  Le CO2 au contraire diffuse du milieu intracellulaire vers le sang, en passant par la lymphe interstitielle.
  
  Explication : le gaz diffuse du compartiment où sa pression partielle est la plus élevée vers le compartiment où elle est la plus faible.
• 3.3. Indiquer par des flèches le sens de circulation du sang sur le schéma du document 4
  Réponse - Coeur gauche : le sang hématosé revient du poumon (alvéole) vers l'oreillette gauche, puis repart du ventricule gauche vers les organes (cellule)
  
  - Coeur droit : le sang non hématosé appauvri en O2 revient des organes vers l'oreillette droite puis repart du ventricule droit vers le poumon.
4. Citer deux facteurs favorisant ces échanges au niveau pulmonaire et tissulaire.
   Réponse - la faible épaisseur des tissus (paroi alvéole/capillaire et paroi capillaire/membrane cellulaire)
   - la grande surface d'échange
   - les gradients de pression des gaz de part et d'autre de ces parois

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IV/ L'HORMONE ANTIDIURETIQUE (3 points)

Chez l'homme, la pression osmotique est en partie régulée par l'hormone antidiurétique (ou ADH) appelée encore vasopressine.

1. Donner l'origine de cette hormone.
   Réponse L'ADH est synthétisée par les cellules nerveuses de l'hypothalamus, puis se déverse dans le sang des capillaire de la post-hypophyse ou neuro-hypophyse.


2. Indiquer son rôle au niveau du rein.
   Réponse Au niveau du néphron, cette hormone augmente la perméabilité à l'eau du tubule contourné distal et du tube collecteur.


3. La vasopressine (ou ADH) est un peptide de neuf acides aminés. Le document ci-dessous indique la séquence des bases de la molécule d'ADN codant pour cette hormone (il s'agit du brin transcrit).
   
   Sens de lecture: →
   A C G A T G A A G G T C T T G A C G G G T T C T C C T
   
   • 3.1. Écrire la molécule d'ADN complète correspondant à ce fragment.
     Réponse L'ADN est bicaténaire.
     Les bases des deux brins sont complémentaires deux à deux (A - T et C - G)
     A C G A T G A A G G T C T T G A C G G G T T C T C C T : brin transcrit
     T G C T A C T T C C A G A A C T G C C C A A G A G G A : brin codant ou non-sens
   • 3.2. Nommer les deux étapes permettant, à partir de cette séquence de bases, la synthèse de la vasopressine (ou ADH)
     Réponse - la transcription: c'est-à-dire la synthèse d'une molécule d'ARN messager, à partir du brin transcrit de l'ADN
     - la traduction: c'est-à-dire la synthèse du polypeptide, par lecture du code porté par l'ARN messager.
   • 3.3. Localiser dans la cellule chacune de ces étapes.
     Réponse - la transcription a lieu dans le noyau de la cellule.
     - la traduction se déroule dans le cytoplasme, au niveau des ribosomes.
   • 3.4. En utilisant le tableau du code génétique (document 5) et en justifiant la façon de procéder, déterminer la séquence des neuf acides aminés constituant la vasopressine (ou ADH)
     Réponse - transcription : l'ARN est monocaténaire. C'est une séquence de nucléotides complémentaires du brin d'ADN transcrit. Mais l'ARN ne possède par de Thymine (T), c'est l'uracile (U) qui est complémentaire de l'adénosine (A).
     
     ARN-m : U G C.U A C.U U C.C A G.A A C.U G C.C C A.A G A.G G A
     
     - traduction : chaque triplet de bases ou codon de l'ARN-m correspond à un acide aminé donné, lu dans le tableau de correspondance. Ces acides aminés sont ensuite reliés entre eux par une liaison peptidique.
     
     Polypeptide : Cys - Tyr - Phé - Gln - Asp - Cys - Pro - Arg - Gly