Devoir surveillé : système nerveux, micro-organismes et immunité

1. a)Faux (0,5 pt). Le cervelet assure l’équilibre et la coordination des mouvements ; un mouvement volontaire est décidé par le cerveau, dans son aire motrice, puis l’ordre descend par la moelle épinière et un nerf moteur. (0,5 pt) (1)
2. b)Faux (0,5 pt). Le pollen n’est pas un microbe et ne se multiplie pas dans le corps : le rhume des foins est une allergie, une réponse exagérée de la défense contre une substance inoffensive. (0,5 pt) (1)
3. c)Faux (0,5 pt). Durée = distance ÷ vitesse = 1,2 ÷ 60 = 0,02 s, soit deux centièmes de seconde : bien moins d’une seconde. (0,5 pt) (1)
4. d)Vrai (0,5 pt). Pendant l’incubation, la personne contaminée n’a encore aucun symptôme mais peut déjà transmettre le microbe ; un porteur sain le transmet sans jamais être malade. (0,5 pt) (1)

Méthode — pour justifier un « faux », on écrit la phrase juste et la règle du cours qui la prouve ; pour un « vrai », on donne la notion du cours qui l’explique (incubation, porteur sain).

1. a)La peau intacte arrête presque tous les microbes ; percée, elle laisse une porte d’entrée : les microbes de la chaussette franchissent la peau (0,5 pt). C’est la contamination. (0,5 pt) (1)
2. b)Récepteurs sensoriels de la peau du talon → nerf sensitif → moelle épinière → cerveau, où l’aire sensitive rend la douleur consciente (0,5 pt). Talon droit : c’est l’hémisphère gauche, car les voies nerveuses se croisent. (0,5 pt) (1)
3. c)La réaction inflammatoire : ses quatre signes sont rougeur, chaleur, gonflement et douleur (0,5 pt). Le liquide est du pus : des phagocytes morts, des microbes et des débris ; il montre que la phagocytose a lieu. (0,5 pt) (1)
4. d)Un ganglion lymphatique (0,5 pt). La lymphe y apporte des microbes venus du talon ; les lymphocytes capables de les reconnaître s’y multiplient, et le ganglion grossit. (0,5 pt) (1)

Astuce — pour un côté du corps, le message de la peau arrive dans l’hémisphère opposé ; pour une plaie, on suit l’ordre : contamination, réaction inflammatoire et phagocytose, puis lymphocytes dans les ganglions.

1. a)A : une bactérie ; B : un virus ; C : un protozoaire ; D : un champignon microscopique (une moisissure). (1 pt : 0,5 par paire de groupes justes) (1)
2. b)2 ÷ 0,05 = 40 : B est 40 fois plus petit que A (0,5 pt). Au microscope optique : A, C et D ; B, un virus, est trop petit, il faut un microscope électronique. (0,5 pt) (1)
3. c)Contre A, la bactérie (0,5 pt). Un antibiotique s’attaque à des structures que seules les bactéries possèdent, comme leur paroi : B n’est pas une cellule et n’a pas de paroi, il n’a donc pas de cible (et D, un champignon, n’est pas une bactérie non plus). (0,5 pt) (1)
4. d)Les lymphocytes T : ils reconnaissent les cellules infectées, qui exposent des fragments du virus, et les détruisent par contact, avec les virus qu’elles contiennent (0,5 pt). Les anticorps circulent dans le sang et la lymphe : ils n’entrent pas dans les cellules et n’atteignent pas un virus caché à l’intérieur. (0,5 pt) (1)

Piège — un virus n’est pas une petite bactérie : pas de cellule, pas de paroi, pas de multiplication seul ; c’est pour cela que ni l’antibiotique ni le microscope optique ne l’atteignent.

1. a)Le message électrique arrive au bout de l’axone du neurone moteur → la terminaison libère de l’acétylcholine dans l’espace synaptique → l’acétylcholine se fixe sur les récepteurs du muscle → un message naît dans le muscle, qui se contracte ; puis l’acétylcholine est éliminée. (1 pt : 0,5 pour la libération et la fixation, 0,5 pour l’ordre complet) (1)
2. b)La toxine occupe les récepteurs du muscle : l’acétylcholine libérée ne peut plus s’y fixer (0,5 pt). Aucun message ne naît dans le muscle : l’ordre du cerveau arrive jusqu’à la synapse, mais n’est plus transmis, le muscle reste paralysé. (0,5 pt) (1)
3. c)L’ordre part bien du tronc cérébral et descend par les nerfs moteurs, mais il est bloqué à la dernière synapse, entre le nerf et les muscles de la respiration (0,5 pt). Ces muscles ne se contractent plus : l’air n’entre plus dans les poumons. (0,5 pt) (1)
4. d)Non : ce sérum contient des anticorps fabriqués contre le venin des vipères ; un anticorps est spécifique, il ne se fixe que sur l’antigène qui lui correspond, pas sur la toxine du cobra (0,5 pt). Un sérum apporte des anticorps tout faits qui agissent immédiatement ; un vaccin ne protégerait qu’au bout de quelques semaines, bien trop tard. (0,5 pt) (1)

Erreur fréquente — croire que la paralysie vient d’un cerveau ou d’un nerf abîmé : ici, l’ordre est bien envoyé, c’est le relais chimique de la synapse qui est bloqué.

1. a)Total : 6 h 10 + 5 h 40 + 5 h 20 + 6 h 30 + 5 h 50 = 29 h 30 ; moyenne : 29 h 30 ÷ 5 = 5 h 54 (0,5 pt). Entre 13 et 18 ans, on recommande 8 à 10 heures : il lui manque 8 h − 5 h 54 = 2 h 06 par nuit. (0,5 pt) (1)
2. b)Trois au choix : l’attention baisse ; la mémoire est moins bonne (le cerveau trie et fixe pendant le sommeil ce qui a été appris) ; le temps de réaction s’allonge ; l’humeur devient instable. (1 pt : 0,5 pour deux conséquences, 0,5 pour la troisième) (1)
3. c)La muqueuse du nez, dont le mucus collant piège d’habitude les microbes (0,5 pt). Conclusion : les personnes qui dorment peu attrapent plus souvent le rhume ; un sommeil trop court semble rendre plus fragile face aux virus du rhume. (0,5 pt) (1)
4. d)Par voie aérienne, avec les gouttelettes de sa toux, de ses éternuements et de sa parole, et par contact, avec ses mains et les objets qu’il touche (0,5 pt). Deux gestes au choix : tousser et éternuer dans son coude ou dans un mouchoir jeté aussitôt, se laver souvent les mains à l’eau et au savon, porter un masque. (0,5 pt) (1)

Astuce — pour une moyenne de durées, on additionne les heures et les minutes à part (60 minutes font 1 heure), puis on divise le total par le nombre de nuits.

1. a)La voie digestive : le virus est avalé (0,5 pt). Deux mesures au choix : boire une eau traitée (eau potable), se laver les mains au savon après être allé aux toilettes et avant de manger, évacuer et traiter les eaux usées. (0,5 pt) (1,25)
2. b)20 000 ÷ 200 = 100 enfants paralysés (0,5 pt). 5 % de 100 = 5 et 10 % de 100 = 10 : entre 5 et 10 d’entre eux risquent de mourir. (0,5 pt) (1,25)
3. c)Toucher : récepteurs de la peau → nerf sensitif → moelle épinière → cerveau (aire sensitive) ; ce trajet n’est pas touché, l’enfant sent (0,5 pt). Bouger : l’ordre doit sortir de la moelle par un neurone moteur ; détruit, il ne transmet plus l’ordre au muscle (0,5 pt). Le coup sous le genou déclenche un réflexe dont l’arc passe aussi par un neurone moteur de la moelle : l’arc réflexe est coupé, la jambe ne se lève pas. (0,5 pt) (1,25)
4. d)Un antibiotique n’agit que sur les bactéries ; un virus n’est pas une cellule et n’a rien à attaquer (0,5 pt). Le virus tué est un antigène inoffensif : il déclenche une première réponse sans maladie et laisse des lymphocytes mémoire ; si le vrai virus arrive, la réponse est rapide et forte et l’élimine avant qu’il atteigne la moelle (0,5 pt). La première réponse demande quelques semaines : vacciner après le contact arriverait trop tard, et il n’existe aucun traitement si les neurones sont détruits. (0,5 pt) (1,25)

Méthode — pour expliquer une paralysie, je suis le trajet du message étape par étape et je cherche celle qui manque : si la sensibilité reste, le chemin sensitif est intact, la panne est du côté moteur.

1. a)Les anticorps circulent dans le sang et la lymphe : ils agissent sur les virus hors des cellules (0,5 pt). Caché à l’intérieur des neurones, le virus est hors de leur portée ; seuls des lymphocytes T peuvent reconnaître une cellule infectée. (0,5 pt) (1,25)
2. b)Le virus descend le long d’un seul nerf, qui ne dessert qu’une bande de peau, d’un seul côté du corps (0,5 pt). Le message de douleur part des récepteurs de cette peau, passe par le nerf sensitif et la moelle épinière, et devient conscient dans l’aire sensitive (0,5 pt) de l’hémisphère gauche : les voies se croisent. (0,5 pt) (1,25)
3. c)Avec l’âge, la défense s’affaiblit ; quand le VIH détruit les lymphocytes T coordinateurs, elle devient trop faible : c’est une immunodéficience (0,5 pt). Les lymphocytes qui tenaient le virus en respect sont moins nombreux ou moins efficaces : il peut se multiplier de nouveau. (0,5 pt) (1,25)
4. d)La varicelle (et non un zona), puisqu’elle n’a jamais rencontré ce virus (0,5 pt), par contact avec le liquide des vésicules (0,5 pt). Précautions, deux au choix : couvrir les vésicules d’un vêtement ou d’un pansement, se laver les mains après les avoir touchées, éviter que le bébé y touche. (0,5 pt) (1,25)

Piège — le mot « ganglion » désigne deux choses : les ganglions lymphatiques, où se multiplient les lymphocytes, et les ganglions sensitifs des nerfs, faits de neurones, où le virus de la varicelle se cache.

1. a)La boîte 5 est le témoin : sans colonie, elle prouve que le milieu et les boîtes étaient stériles, donc que les colonies des autres boîtes viennent des doigts (0,5 pt). Fermer les boîtes empêche les microbes de l’air d’y arriver (on applique l’asepsie) et évite de respirer ou de toucher ce qui a poussé. (0,5 pt) (1)
2. b)Rinçage : (180 − 150) ÷ 180 ≈ 0,17, soit une baisse de 17 % ; savon : (180 − 25) ÷ 180 ≈ 0,86, soit 86 % (0,5 pt). Un rinçage rapide à l’eau ne suffit pas : il faut du savon et au moins 30 secondes de frottement. (0,5 pt) (1)
3. c)Un virus ne se multiplie qu’à l’intérieur d’une cellule hôte : sur le milieu nutritif, sans cellule, il ne forme aucune colonie (0,5 pt). Les virus des mains ne sont donc pas comptés ; de plus, plusieurs micro-organismes peuvent ne former qu’une seule colonie. Il y avait sans doute bien plus de 180 microbes. (0,5 pt) (1)
4. d)Deux raisons au choix : une peau intacte est une barrière, avec sa couche de cellules mortes serrées et sa surface acide ; la plupart de ces micro-organismes sont inoffensifs, et ceux du microbiote de la peau occupent la place et gênent l’installation des pathogènes. (1 pt : 0,5 par raison) (1)

Méthode — une expérience se lit toujours face au témoin, et une baisse se calcule par rapport à la valeur de départ : (départ − arrivée) ÷ départ.

1. a)Une bactérie (0,5 pt). Son réservoir est l’environnement : le sol, la poussière, les selles d’animaux ; on ne l’attrape qu’en se blessant sur un objet ou une terre souillés, pas au contact d’un malade : la bactérie ne passe pas de malade en malade, elle ne peut pas se répandre dans une population : pas d’épidémie. (0,5 pt) (1,2)
2. b)Normalement, ce neurotransmetteur, libéré à des synapses de la moelle, freine les neurones moteurs (0,5 pt). La toxine bloque sa libération : les neurones moteurs ne sont plus freinés et envoient des ordres sans arrêt (0,5 pt), donc les muscles se contractent en permanence, à commencer par ceux des mâchoires. (0,5 pt) (1,2)
3. c)À 5 mois, après la 2e injection (25 unités) : la 1re n’a donné qu’une réponse lente et faible, 6 unités, sous le seuil de 10 (0,5 pt). Chaque nouvelle injection est un nouveau contact avec le même antigène : grâce à la mémoire immunitaire, les lymphocytes mémoire formés lors des injections précédentes répondent plus vite et plus fort, d’où 90 unités un mois après celle de 11 mois, 15 fois plus que les 6 du début (0,5 pt). Le taux baisse avec le temps : 8 unités à 6 ans, sous le seuil ; le rappel relance la mémoire et fait remonter les anticorps. (0,5 pt) (1,2)
4. d)L’immunité de groupe marche quand le microbe passe de personne à personne : s’il ne trouve plus personne à contaminer, il cesse de circuler (cas de la rougeole) (0,5 pt). Le tétanos vient du sol, pas des autres : les vaccinés autour de lui ne changent rien au risque d’une plaie souillée, seule sa propre vaccination le protège. (0,5 pt) (1,2)
5. e)Le danger vient de la toxine (0,5 pt). L’anatoxine a gardé la forme de la toxine, donc ses antigènes, sans être dangereuse : elle fait fabriquer des anticorps et des lymphocytes mémoire spécifiques ; si la toxine arrive un jour, ces anticorps la neutralisent avant qu’elle atteigne la moelle. (0,5 pt) (1,2)

Erreur fréquente — croire que l’immunité de groupe protège de toutes les maladies : elle ne joue que si le microbe passe d’une personne à l’autre ; contre le tétanos, venu du sol, chacun doit être vacciné.

1. a)La vitesse dépend de la fibre, pas de la force du stimulus (0,5 pt). Un stimulus plus fort donne des signaux électriques plus rapprochés, tous de même taille : c’est leur nombre par seconde qui traduit l’intensité. (0,5 pt) (1)
2. b)À la synapse, le message devient chimique : la terminaison libère des neurotransmetteurs qui traversent l’espace synaptique (0,5 pt), se fixent sur les récepteurs de la cellule suivante et y font naître un nouveau message électrique. (0,5 pt) (1)
3. c)Le paludisme est transmis par un vecteur : le moustique anophèle prélève Plasmodium chez un malade et le transmet en piquant une autre personne (0,5 pt). Sans piqûre, rester à côté d’un malade ne transmet pas le paludisme, au contraire de la grippe, transmise par voie aérienne. (0,5 pt) (1)
4. d)Les bactéries ne s’habituent pas : quelques-unes sont déjà résistantes, à cause d’une mutation apparue au hasard (ou d’un gène reçu d’une autre bactérie) (0,5 pt). L’antibiotique tue les sensibles, les résistantes survivent et se multiplient : il les sélectionne. (0,5 pt) (1)
5. e)Un sérum n’est pas un vaccin : il apporte des anticorps tout faits, qui agissent tout de suite mais disparaissent en quelques semaines (0,5 pt). Il ne laisse aucun lymphocyte mémoire ; seul un vaccin, qui apporte un antigène inoffensif, protège pendant des années. (0,5 pt) (1)

Méthode — pour corriger une phrase, on nomme l’erreur, on écrit la phrase juste et on la prouve par le mécanisme du cours : fréquence des signaux, relais chimique, vecteur, sélection, anticorps tout faits.

1. a)Une maladie auto-immune : les lymphocytes du malade attaquent un élément de son propre corps, la myéline (0,5 pt). Autre exemple : le diabète de type 1, où la défense détruit les cellules du pancréas qui fabriquent l’insuline (0,5 pt). Aucun microbe n’en est la cause : il n’y a rien à transmettre, la maladie n’est pas contagieuse. (0,5 pt) (1,25)
2. b)L’œil gauche est presque normal (0,102 s contre 0,100 s) ; l’œil droit est en retard : 0,130 − 0,100 = 0,030 s, et 0,030 ÷ 0,100 = 30 % de plus (0,5 pt). Les messages de l’œil gauche arrivent à l’heure dans les aires visuelles des deux hémisphères : elles fonctionnent (0,5 pt). Le retard ne touche que le trajet propre à l’œil droit : la myéline est sans doute abîmée sur le nerf optique droit, que seuls les messages de cet œil empruntent. (0,5 pt) (1,25)
3. c)Le cervelet, qui assure l’équilibre et la coordination des mouvements (0,5 pt). Chaque malade a des plaques à des endroits différents : les troubles dépendent du centre ou de la voie nerveuse touchés (nerf optique : la vue ; cervelet : l’équilibre ; moelle épinière : la marche, la sensibilité des jambes). (0,5 pt) (1,25)
4. d)Une défense freinée réagit moins bien aux microbes : les malades risquent davantage d’infections (0,5 pt). C’est le cas des personnes greffées, qui prennent des médicaments freinant leurs lymphocytes T pour éviter le rejet, et deviennent plus fragiles face aux infections. (0,5 pt) (1,25)

Piège — une lésion sur une seule voie (un nerf optique) ne touche qu’un œil ; si les aires visuelles reçoivent à l’heure les messages de l’autre œil, elles ne sont pas en cause.

1. a)Dans le cerveau, ce serait l’aire motrice de l’hémisphère droit, puisque les voies se croisent. Un nerf, lui, va du centre nerveux aux muscles de son côté : c’est le nerf facial gauche (0,5 pt). Il conduit des messages moteurs : les muscles ne bougent plus, mais la sensibilité du visage, qui passe par un autre nerf, est intacte. (0,5 pt) (1)
2. b)La plaque apparaît 3 à 30 jours après la piqûre : au plus tôt 14 − 30 jours, soit le 15 mai (14 jours pour revenir au 31 mai, puis 16 de plus) ; au plus tard 14 − 3 = le 11 juin. La piqûre a eu lieu entre le 15 mai et le 11 juin. (1 pt : 0,5 par date) (1)
3. c)La tique est le vecteur : elle transporte la bactérie d’un animal jusqu’à l’être humain en le piquant (0,5 pt). La maladie de Lyme est due à une bactérie, sensible aux antibiotiques ; un virus, qui n’est pas une cellule, n’en serait pas touché. (0,5 pt) (1)
4. d)Timéo est séropositif pour cette bactérie : ses lymphocytes B l’ont déjà rencontrée et ont fabriqué des anticorps spécifiques (0,5 pt). Cela prouve un contact, pas une maladie en cours : des anticorps peuvent rester après une rencontre ancienne, guérie ou sans symptôme. Il faut les relier à la piqûre et aux signes (plaque rouge, paralysie) pour conclure. (0,5 pt) (1)

Erreur fréquente — appliquer le croisement des voies à un nerf : seuls les centres travaillent pour le côté opposé ; un nerf abîmé paralyse les muscles de son propre côté.

1. a)Les méninges entourent les centres nerveux (0,5 pt) : le cerveau (conscience, mouvements volontaires), le tronc cérébral (respiration, rythme du cœur), la moelle épinière (réflexes, passage des ordres vers les muscles). L’infection et l’inflammation des méninges peuvent perturber chacun d’eux. (0,5 pt) (1,2)
2. b)5 % de 600 = 30 et 10 % de 600 = 60 : entre 30 et 60 élèves (0,5 pt). Ce sont des porteurs sains : sans symptôme, personne ne les repère ni ne les isole, mais ils transmettent la bactérie lors des contacts proches de l’internat ; isoler les seuls malades ne suffit donc pas. (0,5 pt) (1,2)
3. c)Elle a eu des contacts proches et longs avec Lisa : elle porte peut-être la bactérie dans la gorge sans symptôme ; l’antibiotique tue ces bactéries avant qu’elles la rendent malade ou passent à d’autres (1 pt : 0,5 pour le portage possible, 0,5 pour l’effet de l’antibiotique). Aux 600 élèves, ce serait inutile pour la plupart, et un usage inutile tue une partie du microbiote et sélectionne des bactéries résistantes. (0,5 pt) (1,2)
4. d)Les adolescents ont beaucoup de contacts proches, fréquents et longs (classe, internat, sorties) : ils peuvent porter la bactérie sans symptôme et la transmettre (0,5 pt). Vaccinés, ils la portent et la transmettent moins : le microbe circule moins et atteint moins les bébés, y compris ceux trop jeunes pour être vaccinés (0,5 pt). C’est l’immunité de groupe. (0,5 pt) (1,2)
5. e)Non : le vaccin lui a fait produire des anticorps et des lymphocytes mémoire qui reconnaissent les antigènes des méningocoques A, C, W et Y (0,5 pt). La réponse immunitaire est spécifique : le méningocoque B porte d’autres antigènes, que ces anticorps et ces lymphocytes ne reconnaissent pas ; contre le B, il n’est pas protégé (il faudrait le vaccin contre le B). (0,5 pt) (1,2)

Astuce — devant une mesure de santé publique, je me demande quelle étape du chemin du microbe elle coupe : le porteur sain (antibiotique aux contacts), la circulation (vaccination des transmetteurs), la maladie (traitement du malade).