composition et étude de documents

durée : 5 heures

L'usage de tout ouvrage de référence, de tout dictionnaire et de tout matériel électronique est rigoureusement interdit.

1. Composition de géologie.

Volcanisme et tectonique des plaques
Vous montrerez les liens que l'on peut établir entre le volcanisme, une des manifestations de l'activité interne du globe, et la dynamique terrestre, dans le cadre de la tectonique des plaques. Vous vous attacherez à expliquer en quoi l'analyse des caractéristiques du volcanisme participe à l'élaboration de la théorie, et en quoi le cadre fourni par ce modèle du fonctionnement de la Terre participe à comprendre certaines caractéristiques du volcanisme.

Vous devrez appuyer votre composition sur l'exposé et la mise en relation de faits précis, argumentés et choisis, ainsi que sur des schémas annotés avec soin.

2. Étude de documents en biologie.

En vous appuyant sur l'analyse précise des documents fournis et sur leur mise en relation, vous montrerez quelles caractéristiques du coeur et de son fonctionnement permettent d'assimiler cet organe à une pompe mettant le sang en mouvement d'une façon cyclique.

Le candidat remettra les documents 1 à 4 avec sa copie, après y avoir porté les annotations qu'il jugera utiles. Le document 5 ne sera ni annoté, ni rendu.

Document 1
Les documents la et lb sont obtenus à partir de prélèvements de la paroi ventriculaire, observés respectivement en microscopie optique après coloration, et en microscopie électronique à transmission. Pour le document lb, on se contentera d'identifier les structures cellulaires présentant un intérêt dans le cadre du sujet, sans chercher à les interpréter en détail à l'échelle moléculaire.

Document la

Document 1 b (source : Ultrastructure cellulaire et tissulaire - De Boeck Université 1995)

Document 2

Le cycle cardiaque.

Les trois courbes du haut représentent la pression aortique (ligne du haut en tirets), la pression ventriculaire gauche (ligne continue) et la pression auriculaire gauche (ligne du bas en tirets). La pression est donnée en millimètres de mercure. La courbe du milieu (ligne continue) représente le volume ventriculaire gauche, exprimé en ml. Sous cette ligne sont figurés les bruits du coeur. Le tracé du bas représente l'électrocardiogramme (ECG). Cette séquence se reproduit de façon régulière, à raison d'environ 70 cycles cardiaques par minute, pour un Homme au repos, et en bonne santé.

Modifié d'après A. M. KATZ Physiology of the Heart. Second Edition 1992. Raven Press.

Document 3

Chaque photographie montre une coupe transversale de la totalité du thorax, orientée, par rapport au coeur, selon un plan perpendiculaire à celui indiqué sur la photographie du document 4. Sur ces coupes, on peut prendre quelques repères : la colonne vertébrale, les coupes des côtes bordant la cage thoracique, et le coeur.
La position de la coupe permet de voir une partie de l'oreillette (dont l'essentiel se situe en fait en arrière du plan de coupe), le ventricule, la base de l'aorte, et la limite ventricule/aorte. Les trois clichés suivants ont été obtenus en IRM, dans le cadre de l'exploration fonctionnelle du ventricule gauche et de l'aorte chez l'Homme ; les clichés correspondent à trois temps d'un même cycle cardiaque, respectivement :
t0 : au moment du pic R indiqué sur l'électrocardiogramme du document 2
t1 : 62 millisecondes après t0
t2 : 434 millisecondes après t0
Le traitement des données obtenues par résonance magnétique nucléaire permet ici de donner au sang un contraste blanc-gris, d'autres tissus (en particulier ceux des parois du coeur) apparaissant en sombre.

Clichés - Centre hémodynamique radiologie thoracique et vasculaire (CHU Nantes)

Document 4 a - coeur de Mouton - vue externe - face ventrale

Doc 4b - coupe de coeur réalisée dans le ventricule gauche et l'artère qui en part. Trois papiers blancs (1), et un papier noir (2) ont été ajoutés. Le trait gras discontinu correspond à la direction de l'image en IRM du document 3.

Document 4 - coeur de Mouton

Document 5

Potentiel d'action ventriculaire, calcium cytosolique et tension développée.
Les enregistrements sont obtenus à partir de préparations de paroi ventriculaire de Cobaye, identiques à celles présentées dans le document 1.
Deux grandeurs, portées sur les courbes, sont mesurées sur une cellule, soit :
- la différence de potentiel transmembranaire (la ligne horizontale en pointillé correspondant à 0 millivolts) mesurée avec une électrode extracellulaire, et un électrode intracellulaire
- la concentration intracellulaire en Cal+, exprimée en millimoles par litre, la valeur minima sur la courbe correspondant à une valeur de 10-4, le maximum à 1), mesurée par variation du signal aequorine.
La troisième courbe donne la force exercée par une préparation multicellulaire ; la tension mécanique maxima est d'environ 2 mN.

Des méthodes d'enregistrement synchronisé de ces phénomènes ont permis de superposer les différents tracés.

Modifié d'après L.H. OPIE in The Heart Physiology from Cell to Circulation 3d edition 1998. Lippincott-Raven publishers.