REPUBLIQUE DU NIGER
Ministere des Enseignements Secondaires
Office du Baccalaureat du Niger (OBN)
BACCALAUREAT - Session 2020
Epreuve de SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE - Serie C
GEOLOGIE (9 points)
QCM Geologie : tableau des 8 questions (image originale du sujet)
Pour chaque question, cocher la (ou les) bonne(s) reponse(s) :
1. La migmatite est :
- a) une roche sedimentaire
- b) une roche metamorphique ayant subi un debut de fusion partielle
- c) une roche magmatique plutonique
- d) une roche intermediaire entre metamorphique et magmatique
2. Le metamorphisme general (regional) est provoque par :
- a) la chaleur seule
- b) la pression seule
- c) la chaleur et la pression liees aux mouvements tectoniques
- d) le contact avec un magma
3. Les facies metamorphiques sont definis par :
- a) la couleur des roches
- b) les associations minerales stables dans des conditions P-T donnees
- c) la taille des cristaux
- d) la composition chimique
4. Le gneiss est une roche metamorphique :
- a) non foliee
- b) foliee, a texture grenue avec alternance de lits clairs et sombres
- c) issue du metamorphisme de contact
- d) de faible degre de metamorphisme
5. Le schiste est une roche caracterisee par :
- a) une schistosite (feuilletage)
- b) un metamorphisme de degre eleve
- c) un metamorphisme de degre faible
- d) la presence de grenats
6. Les nappes ophiolitiques sont :
- a) des formations sedimentaires marines
- b) des fragments de croute oceanique charries sur le continent
- c) des roches volcaniques continentales
- d) des temoins de la disparition d'un ancien ocean
7. Les laves en coussin (pillow-lavas) se forment :
- a) lors d'eruptions volcaniques terrestres
- b) lors d'eruptions volcaniques sous-marines
- c) dans les chambres magmatiques
- d) au niveau des dorsales oceaniques
8. Le marbre est issu du metamorphisme :
- a) d'une argile
- b) d'un calcaire
- c) d'un granite
- d) d'un gres
Correction - QCM
1. Reponses b) et d)
La migmatite est une roche metamorphique qui a subi un debut de fusion partielle (anatexie). Elle est donc intermediaire entre les roches metamorphiques et les roches magmatiques, presentant des parties claires (leucosome, partie fondue puis recristallisee) et des parties sombres (melanosome, residu non fondu).
2. Reponse c)
Le metamorphisme general (ou regional) est provoque par l'augmentation simultanee de la temperature et de la pression liees aux mouvements tectoniques, notamment dans les zones de convergence des plaques (chaines de montagnes).
3. Reponse b)
Les facies metamorphiques sont definis par des associations minerales stables (parageneses) correspondant a des conditions de pression et de temperature donnees. Exemples : facies des schistes verts, facies des amphibolites, facies des granulites.
4. Reponse b)
Le gneiss est une roche metamorphique foliee, a texture grenue, caracterisee par une alternance de lits clairs (quartz et feldspaths) et de lits sombres (micas, amphiboles). C'est une roche de haut degre de metamorphisme.
5. Reponses a) et c)
Le schiste est une roche metamorphique de faible degre, caracterisee par une schistosite (capacite a se debiter en feuillets). Il provient du metamorphisme d'argiles ou de pelites.
6. Reponses b) et d)
Les nappes ophiolitiques sont des fragments de lithosphere oceanique (croute + manteau superieur) qui ont ete charries sur le continent lors de la fermeture d'un ocean. Elles temoignent de la disparition d'un ancien ocean (suture ophiolitique).
7. Reponses b) et d)
Les laves en coussin (pillow-lavas) se forment lors d'eruptions volcaniques sous-marines, typiquement au niveau des dorsales oceaniques. Le refroidissement rapide de la lave basaltique au contact de l'eau froide leur donne cette forme caracteristique en coussins.
8. Reponse b)
Le marbre est issu du metamorphisme d'un calcaire (roche sedimentaire composee de calcite CaCO3). Sous l'effet de la temperature et de la pression, les cristaux de calcite recristallisent en grains plus gros.
Le document ci-dessous represente une coupe schematique montrant un pluton granitique et des roches sedimentaires, avec differents types de gisements metalliferes numerotes 1, 2 et 3.
Document 1 : Coupe schematique montrant un pluton granitique, l'aureole metamorphique, et les 3 types de gisements metalliferes (image originale du sujet)
- Definir un gisement metallifere.
- Nommer les gisements 1, 2 et 3 representes sur la coupe.
- Classer ces gisements en gisements primaires et gisements secondaires.
- Decrire le processus de formation du gisement 2.
- Proposer une methode d'exploitation adaptee pour un gisement situe a 100 m de profondeur.
Correction - Gisements metalliferes
Un gisement metallifere est une concentration naturelle de mineraux metalliques (minerais) dans la croute terrestre, suffisamment importante en quantite et en teneur pour etre exploitee de maniere economiquement rentable.
D'apres la coupe schematique typique avec un pluton granitique :
- Gisement 1 : Gisement filonien (filon de quartz mineralise) - dans les fissures du pluton granitique ou des roches encaissantes.
- Gisement 2 : Gisement de contact (skarn) ou gisement d'aureole metamorphique - a l'interface entre le pluton et les roches sedimentaires encaissantes.
- Gisement 3 : Gisement alluvionnaire (placer) ou gisement sedimentaire - dans les roches sedimentaires, forme par accumulation de mineraux lourds par les cours d'eau.
- Gisements primaires : Gisement 1 (filonien) et Gisement 2 (de contact) - formes directement par les processus magmatiques et hydrothermaux.
- Gisement secondaire : Gisement 3 (alluvionnaire) - forme par l'erosion, le transport et le depot de mineraux provenant de gisements primaires preexistants.
Le gisement de contact se forme lors de la mise en place du pluton granitique :
- Le magma granitique, tres chaud (600-800 degres C), monte et s'installe dans les roches encaissantes (sedimentaires).
- La chaleur du magma provoque un metamorphisme de contact dans les roches environnantes (aureole metamorphique).
- Des fluides hydrothermaux riches en elements metalliques (Cu, Zn, Pb, W, Sn, etc.) s'echappent du magma et circulent dans les roches encaissantes.
- Au contact des roches sedimentaires (surtout calcaires), ces fluides reagissent chimiquement et precipitent des mineraux metalliques, formant des skarns (roches metamorphiques mineralisees).
- On obtient ainsi une concentration de minerais metalliques a la peripherie du pluton.
Pour un gisement situe a 100 m de profondeur, on utilise l'exploitation souterraine (mine souterraine) :
- Creusement de puits d'acces verticaux jusqu'au gisement.
- Amenagement de galeries horizontales (travers-bancs) pour acceder aux differentes parties du gisement.
- Extraction du minerai par abattage (forage et dynamitage).
- Remontee du minerai par des skips ou des bennes dans les puits.
- Installation de systemes de ventilation, de pompage (exhaure) et de securite.
A 100 m, cette methode est plus adaptee que l'exploitation a ciel ouvert (qui convient mieux aux gisements peu profonds, generalement moins de 50 m).
BIOLOGIE (11 points)
Document 1 : On realise les experiences suivantes sur des rats males :
- Experience 1 : La castration d'un rat male pubere entraine la regression des caracteres sexuels secondaires et l'arret de la spermatogenese.
- Experience 2 : La greffe d'un testicule a un rat castre retablit les caracteres sexuels secondaires.
- Experience 3 : L'injection d'extraits testiculaires a un rat castre retablit egalement les caracteres sexuels secondaires.
Document 2 : Coupe schematique d'un testicule montrant les tubes seminiferes et le tissu interstitiel.
Document 2 : Coupe schematique d'un testicule - tubes seminiferes (avec les stades de la spermatogenese) et tissu interstitiel (cellules de Leydig) (image originale du sujet)
- Analyser les experiences du document 1. Que peut-on en deduire sur le role des testicules ?
- Legender le document 2 (coupe de testicule) : identifier les tubes seminiferes, les cellules de Sertoli, les spermatogonies, les spermatocytes, les spermatides, les spermatozoides, les cellules de Leydig (interstitielles).
- Preciser le role de la zone A (tubes seminiferes) : decrire la spermatogenese et la fonction endocrine du testicule.
Correction - Fonctionnement des appareils genitaux
Experience 1 (castration) :
La suppression des testicules entraine la regression des caracteres sexuels secondaires et l'arret de la spermatogenese. Cela montre que les testicules sont indispensables au maintien des caracteres sexuels secondaires et a la production de spermatozoides.
Experience 2 (greffe) :
La greffe d'un testicule (sans connexion nerveuse directe avec le reste de l'organisme) retablit les caracteres sexuels secondaires. Cela prouve que l'action du testicule ne s'exerce pas par voie nerveuse mais par voie sanguine (humorale). Le testicule produit des substances chimiques (hormones) qui, vehiculees par le sang, agissent sur les organes cibles.
Experience 3 (injection d'extraits) :
L'injection d'extraits testiculaires retablit les caracteres sexuels secondaires, confirmant que le testicule elabore une hormone responsable du maintien de ces caracteres.
- Fonction exocrine : production de spermatozoides (spermatogenese) dans les tubes seminiferes.
- Fonction endocrine : secretion de testosterone (hormone male) par les cellules de Leydig, responsable des caracteres sexuels secondaires.
Sur une coupe transversale de testicule, on identifie :
Dans les tubes seminiferes (de la peripherie vers la lumiere) :
- Membrane basale : enveloppe du tube seminifere.
- Spermatogonies : cellules souches situees contre la membrane basale (2n chromosomes).
- Spermatocytes I : cellules issues de la multiplication des spermatogonies (2n).
- Spermatocytes II : cellules issues de la premiere division de meiose (n).
- Spermatides : cellules issues de la deuxieme division de meiose (n), en cours de differenciation.
- Spermatozoides : cellules matures (n), liberees dans la lumiere du tube.
- Cellules de Sertoli : grandes cellules nourriceres, qui s'etendent de la membrane basale a la lumiere du tube, soutenant et nourrissant les cellules germinales.
Dans le tissu interstitiel (entre les tubes) :
- Cellules de Leydig (cellules interstitielles) : cellules endocrines qui secretent la testosterone.
- Vaisseaux sanguins : assurant l'apport nutritif et le transport hormonal.
La spermatogenese se deroule dans les tubes seminiferes et comprend trois phases :
a) Phase de multiplication :
Les spermatogonies (2n = 46 chromosomes chez l'homme) se divisent activement par mitoses, assurant le renouvellement du stock de cellules souches et produisant des spermatocytes I.
b) Phase de meiose (maturation) :
- Division reductionnelle : chaque spermatocyte I (2n) donne 2 spermatocytes II (n).
- Division equationnelle : chaque spermatocyte II (n) donne 2 spermatides (n).
- Au total : 1 spermatocyte I donne 4 spermatides.
c) Phase de differenciation (spermiogenese) :
Les spermatides se transforment en spermatozoides par :
- Condensation du noyau (tete du spermatozoide)
- Formation de l'acrosome (a partir de l'appareil de Golgi)
- Formation du flagelle (a partir du centriole)
- Elimination de la majeure partie du cytoplasme
Fonction endocrine :
Les cellules de Sertoli, situees dans les tubes seminiferes, jouent un role endocrine en secretant :
- L'inhibine qui exerce un retrocontrole negatif sur la secretion de FSH par l'hypophyse.
- L'ABP (Androgen Binding Protein) qui concentre la testosterone dans les tubes seminiferes.
On etudie la temperature corporelle de trois femmes : une femme normale et deux femmes steriles (A et B).
Documents :
- Document 3 : Courbe de temperature d'une femme normale au cours d'un cycle menstruel (28 jours). La temperature est basse (36,5 degres C) en premiere partie du cycle, puis s'eleve (37 degres C) apres le 14e jour.
- Document 4 : Courbes de temperature des femmes steriles A et B.
- Femme A : temperature constante basse (36,5 degres C) tout au long du cycle, sans decalage thermique.
- Femme B : temperature constante elevee (37 degres C) tout au long du cycle.
- Document 5 : Schema de regulation du cycle menstruel (axe hypothalamo-hypophyso-ovarien).
- Document 6 : Coupe schematique de l'appareil genital feminin.
Documents 3 et 4 : Courbes de temperature corporelle - femme normale vs femmes steriles A et B (image originale du sujet)
- Femme normale : courbe biphasique - temperature basse (36,5 degres C) du jour 1 au jour 14, puis temperature elevee (37 degres C) du jour 14 au jour 28, avec un decalage thermique net au 14e jour (ovulation).
- Femme A : courbe monophasique plate a 36,5 degres C tout au long du cycle (pas de decalage thermique).
- Femme B : courbe monophasique plate a 37 degres C tout au long du cycle (temperature constamment elevee).
Documents 5 et 6 : Schema de regulation du cycle menstruel et appareil genital feminin (image originale du sujet)
- Hypothalamus secrete la GnRH (de facon pulsatile)
- Hypophyse anterieure secrete FSH et LH en reponse a la GnRH
- Ovaires produisent oestrogenes et progesterone sous l'action de FSH et LH
- Les oestrogenes et la progesterone exercent un retrocontrole (negatif en general, positif pour le pic de LH en milieu de cycle) sur l'hypothalamus et l'hypophyse
- A quelle date a lieu l'ovulation chez la femme normale ? Justifier.
- Comparer les courbes de temperature des femmes A et B avec celle de la femme normale.
- A l'aide des documents 5 et 6, expliquer les causes possibles de sterilite feminine.
- Emettre des hypotheses sur les causes de sterilite des femmes A et B.
Correction - Regulation des naissances
Chez la femme normale, l'ovulation a lieu au 14e jour du cycle.
Justification : L'ovulation correspond au moment du decalage thermique. La temperature corporelle passe de 36,5 degres C (phase folliculaire) a 37 degres C (phase luteale). Cette elevation de temperature est due a la secretion de progesterone par le corps jaune, qui se forme apres l'ovulation. La progesterone est une hormone thermogenique (elle eleve la temperature corporelle d'environ 0,5 degres C).
Femme normale : courbe biphasique (deux plateaux) avec un decalage thermique au 14e jour, indiquant une ovulation suivie de la formation d'un corps jaune fonctionnel secretant de la progesterone.
Femme A (temperature constante basse - 36,5 degres C) :
- Courbe monophasique, pas de decalage thermique.
- Pas d'elevation de temperature = pas de secretion de progesterone.
- Cela indique l'absence d'ovulation (anovulation) et donc l'absence de corps jaune.
Femme B (temperature constante elevee - 37 degres C) :
- Courbe monophasique, mais a temperature elevee en permanence.
- Temperature elevee = secretion continue de progesterone.
- Cela indique un dysfonctionnement du corps jaune ou une secretion anormale et permanente de progesterone.
D'apres le schema de regulation (document 5) et l'anatomie (document 6), les causes de sterilite peuvent etre :
Au niveau de l'axe hypothalamo-hypophysaire :
- Deficit en GnRH (hormone hypothalamique) entrainant un deficit en FSH et LH.
- Insuffisance hypophysaire : deficit en FSH (pas de maturation folliculaire) ou en LH (pas de pic ovulatoire, pas d'ovulation).
Au niveau ovarien :
- Anovulation (absence d'ovulation) : le follicule ne murit pas ou ne se rompt pas.
- Insuffisance du corps jaune : pas assez de progesterone pour preparer l'endometre a la nidation.
- Kystes ovariens empechant le fonctionnement normal de l'ovaire.
Au niveau des voies genitales :
- Obstruction des trompes de Fallope (empechant la rencontre ovule-spermatozoides).
- Anomalie de l'uterus ou de l'endometre (empechant la nidation).
- Anomalie du col uterin (glaire cervicale hostile aux spermatozoides).
Femme A (pas de decalage thermique, temperature basse) :
L'absence de decalage thermique indique une anovulation. Les hypotheses sont :
- Hypothese 1 : Insuffisance hypophysaire en FSH : les follicules ne murissent pas, il n'y a donc ni ovulation ni corps jaune.
- Hypothese 2 : Absence de pic de LH : le follicule murit mais ne se rompt pas (syndrome du follicule luteinise non rompu).
- Hypothese 3 : Deficit en GnRH hypothalamique entrainant un deficit en gonadotrophines.
Femme B (temperature elevee permanente) :
La temperature elevee constante indique une secretion permanente de progesterone. Les hypotheses sont :
- Hypothese 1 : Kyste du corps jaune : un corps jaune persistant secrete de la progesterone en permanence, empechant la maturation de nouveaux follicules par retrocontrole negatif.
- Hypothese 2 : Tumeur ovarienne secretant de la progesterone de facon continue.
- Hypothese 3 : La progesterone permanente exerce un retrocontrole negatif sur l'hypophyse, bloquant la secretion de FSH et LH, empechant ainsi toute ovulation (mecanisme similaire a celui de la pilule contraceptive).