Problème.- Certaines différences observées dans un groupe d'individus de même espèce apparaissent liées à l'hérédité. Il s'agit de trouver le mode de transmission de tous ce qui est héréditaire.

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Information génétique et organisme.

Problème.- On se propose de rechercher comment le patrimoine génétique, présent dans la cellule-œuf, est transmis aux cellules de tous les organes. 

1- La transmission de l'information génétique.

• La division cellulaire est précédée par la duplication de chaque chromosome.

• Après cette duplication, chaque chromosome est composé de deux filaments (chromatides) qui se séparent lors de la division cellulaire. 

• Chacune des deux cellules, issues d'une division, reçoit le même nombre de paires de chromosomes, identique à celui de la cellule initiale.

 Problème .- Il s’agit de déterminer comment l'information génétique est portée par les  chromosomes. 

2- Les gènes, unités d'information.

• Les chromosomes portent des gènes, unités d'information génétique qui déterminent les caractères héréditaires.

• Sur chaque chromosome les gènes sont disposés de façon linéaire. Chaque gène y occupe un emplacement précis.

• Les deux chromosomes d'une même paire portent les mêmes gènes aux mêmes emplacements.

 Problème.- Tous les individus d'un même sexe possèdent les mêmes gènes; on se demande comment expliquer leur diversité. 

3- Les allèles des gènes.

• Un gène donné peut porter des informations différentes relatives au même caractère : chaque version de ce gène est appelé allèle.

• Le nombre élevé des gènes, la diversité de leurs allèles contribuent à l'unicité de l'individu.  

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Programme génétique et unicité de l'organisme.

Problème.- Il s’agit de déterminer l’origine du programme génétique porté  par les chromosomes de la cellule œuf.

1- Les caryotypes des gamètes.

-        Les gamètes mâles et femelles sont des cellules qui contiennent deux fois moins de chromosomes que les autres cellules de l'organisme

-      Les spermatozoïdes et les ovocytes ne possèdent qu'un seul chromosome de chaque paire

Problème.- Les frères et les sœurs issus d'un même couple ne possèdent pas entièrement le même programme génétique. Il est alors nécessaire d’expliquer cette diversité.

2- La diversité génétique des gamètes. 

-        Au cours de sa formation, chaque gamète reçoit, au hasard, un chromosome de chaque paire, soit 23 chromosomes.

-        Les gamètes produits par un individu sont génétiquement différents. Ainsi chez l'Homme, il y a 23 paires de chromosomes ; ce sont donc 2²³  soit 8 388 608 types de gamètes génétiquement différents qui peuvent être produits. 

3- La fécondation conduit à la création d'un nouveau programme génétique 

-        Lors de la fécondation, les chromosomes d'origines maternelle et paternelle sont réunis au hasard.

-        Elle entraîne donc le rétablissement du nombre de chromosomes caractéristique de l'espèce et la création d'un programme génétique original.

-        La mise en œuvre de ce dernier conduit un individu unique.

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Problème.-  Notre environnement comporte une multitude de micro- organismes ; il peut arriver que certains provoquent une infection. On se propose de rechercher les modalités de l’atteinte de l’organisme par des agents infectieux et d'établir un constat de leurs effets néfastes.

  1- La contamination par les micro-organismes.

    Une coupure ou une piqûre par une épine, un insecte, une seringue usagée, favorise la pénétration des microbes à travers la peau ou des muqueuses.

    La transmission des micro-organismes pathogènes peut s'effectuer à partir d'une personne contaminée par :

  l'air (ex: bactéries responsables de la coqueluche),

  les eaux sales (ex : virus du choléra)

  la piqûre d'un insecte (ex : cas du paludisme),

  un rapport sexuel (ex : virus du sida, bactéries de la syphilis…micro-organismes responsables des Maladies Sexuellement Transmissibles ou MST). 

2- Évolution de l'infection microbienne.

  Lorsqu'ils se développent dans l'organisme les microbes déclenchent des maladies infectieuses. 

 Certaines bactéries envahissent l’organisme (ex : le staphylocoque) ; il s’agit d’une septicémie. D’autres libèrent une toxine dispersée par le sang (ex : toxine produite par les bacilles du tétanos). 

    Les virus pénètrent dans les cellules et s’y multiplient (ex : virus de la poliomyélite) 

Problème.-  Face à ces dangers, on essaie de déterminer les moyens de lutte contre le développement des infections. 

3- Des méthodes de lutte contre le danger infectieux. 

    Les antiseptiques permettent d’éliminer les microbes présents au niveau d’une plaie (eau oxygénée, « Bétadine », « Hexomédine », alcool à 90°…) 

    L’asepsie consiste à éliminer les micro-organismes pour éviter la contamination de l’environnement (ex : bloc opératoire pour la chirurgie.) 

    Un antibiotique est une substance élaborée par un être vivant (champignon ou bactérie), capable d’empêcher le développement de certaines bactéries (souches sensibles déterminées par un antibiogramme.) Il n’a pas d’action sur les virus. 

   Le préservatif est le seul moyen de prévenir les MST lors des rapports sexuels « à risques. »

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Problème.- On se propose de rechercher comment l’organisme réagit lorsque des éléments pathogènes l'infectent.

 1- Des réactions immédiates d’élimination des micro-organismes pathogènes.

         Lorsqu’un foyer infectieux apparaît, des leucocytes -« globules blancs »- sortent des capillaires et migrent vers les micro-organismes.

        Arrivés à leur contact, ils se déforment, ingèrent puis détruisent et digèrent les micro-organismes ; ces leucocytes sont des cellules phagocytaires.

      Cette réaction est rapide.

Problème.- Les agents pathogènes pouvant aussi correspondre à une toxine, à des cellules malignes ou des virus, on se demande quelles sont alors les réactions de l’organisme.

 2- Des réactions de défense, lentes et spécifiques.

        Les molécules reconnues comme étrangères à l’organisme sont les antigènes.

        La présence d’antigènes entraîne, dans les ganglions lymphatiques, une multiplication active de certains leucocytes, les lymphocytes.

        Les lymphocytes B se transforment en cellules sécrétrices d’anticorps. Ce sont des molécules spécifiques d’un antigène  formant avec lui un complexe qui le neutralise et en supprime les effets.

        L’apparition dans l’organisme de cellules atteintes par un virus provoque la transformation de lymphocytes T en cellules cytotoxiques (= « cellules tueuses »). Ces dernières détruisent les cellules devenues anormales lors d’un contact avec elles.

 Problème.- On se demande s'il est possible de stimuler le système immunitaire.

 3- Sérothérapie et vaccinothérapie.

         Pour aider un organisme infecté à réagir contre un élément pathogène, on lui injecte du sérum contenant  une importante quantité d’anticorps spécifiques de cet élément pathogène  et prélevé dans le sang d’un donneur. Cette aide d’urgence ne procure qu’une protection passagère.

         Les vaccins ont une action préventive. L’injection d’un antigène à virulence atténuée stimule la production de lymphocytes « mémoires ». Ils agissent de façon spécifique, rapide et efficace lors de l’introduction ultérieure de micro-organisme possédant cet antigène.

 Problème.-  Les malades du sida redoutent toute infection; il est alors nécessaire de s'interroger sur les causes des défaillances de leur système immunitaire.

  4- Les déficiences du système immunitaire.

        Le syndrome de l’immunodéficience acquise (sida)  provient de la contamination de l’organisme par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH).

        Ce virus entraîne la destruction de certains lymphocytes (T4) indispensables à la mise en œuvre des réponses immunitaires spécifiques : des maladies « opportunistes » peuvent alors se développer très dangereusement.

        La tri-thérapie, association de trois médicaments anti-viraux permet de diminuer la charge en VIH. Elle permet ainsi de prolonger considérablement l’espérance de vie. Toutefois elle est contraignante et entraîne de très pénibles effets secondaires ; de plus, le malade reste contagieux.

        Dans le cas de certaines immunodéficiences acquises ou innées, la greffe de moelle osseuse permet aux malades de reconstituer un système immunitaire efficace.

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