Classe de PREMIERE L
Année 2010-2011

Programme de Sciences de la vie et de la Terre
(extraits du BO hors série n°7 du 31 août 2000 en italique)

Manuel scolaire de l'élève : Enseignement scientifique, Première L, Editions Hachette, 2006

Annales des sujets Série L
Epreuve anticipée des enseignements scientifiques

Thèmes au choix pour l'année 2010-2011
« Du génotype au phénotype, applications biotechnologiques » ou « Place de l'Homme dans l'évolution »

Thème du programme
Sujets

LA REPRÉSENTATION VISUELLE DU MONDE*

juin 2002, juin 2003, juin 2005, sept. 2005,
juin 2006
, juin 2009, juin 2010

ALIMENTATION ET ENVIRONNEMENT*

juin 2004, juin 2007, sept. 2009

DU GENOTYPE AU PHENOTYPE
APPLICATIONS BIOTECHNOLOGIQUES

juin 2005, juin 2007, juin 2010

PLACE DE L'HOMME DANS L'EVOLUTION

PROCREATION

juin 2001, juin 2002, juin 2010

UNE RESSOURCE INDISPENSABLE: L'EAU

* thème obligatoire - Source : Site de l'Académie de Nancy-Metz

LA REPRÉSENTATION VISUELLE DU MONDE

La représentation visuelle que nous avons du monde extérieur est le fruit d'une construction cérébrale à partir des signaux lumineux que capte notre œil. Ces signaux lumineux nous parviennent, soit par l'intermédiaire d'appareils optiques qui produisent des images intermédiaires, soit directement, l'œil - appareil optique produisant une image sur la rétine - écran. On analyse dans un premier temps les images formées par des lentilles simples, puis on caractérise quelques défauts de l'œil ; enfin, on aborde quelques notions relatives à la vision colorée. Dans sa composante SVT, ce thème vise à donner quelques éléments de connaissance sur la formation et la propagation du message nerveux. Il conduit à souligner l'importance des phénomènes d'intégration qui participent à cette construction cérébrale. Il souligne enfin que chaque cerveau est unique. En effet, bien que construit sur les mêmes bases morpho-anatomiques et fonctionnelles dans une espèce donnée, le cerveau diffère dans le détail d'un individu à l'autre, notamment en raison de la plasticité neuronale qui se manifeste au cours de l'apprentissage et modifie l'organisation des réseaux de neurones responsables de son activité.

Ce thème peut constituer une base concrète intéressante pour une approche ultérieure de la différence individuelle de perception du monde en cours de philosophie en classe de terminale L.

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I. Voir et être aveugle : des représentations du monde différentes ?

Activité : Les études du philosophe Diderot sur un inidividu aveugle (XVIIIe siècle, Siècle des Lumières), lien avec le contexte socioscientifique de l'époque et réception sociale de son étude

BILAN : Définir les 5 sens pour une perception du monde, les différences de perception et les risques de discrimination, sur des bases anatomiques dont le handicap...

II. Les illusions optiques : quel rapport avec la réalité ?

Activité : Une expérience visuelle particulière : le cinéma et les illusions optiques
Activité : Construire un dispositif animé et tenter d'expliquer le phénomène observé
Activité : Jeu d'illusions d'optiques et tenter d'expliquer le phénomène observé

Activité : la photographie photonumérique et les pixels

BILAN : La vision, un phénomène d'intégration d'images. Bien que tous semblables anatomiquement, la perception varie d'un individu à l'autre... A expliquer !

III. La représentation visuelle du monde peut changer dans la vie d'un même individu

Activité : Le cas de Monnet :deux tableaux du peintre au cours de sa vie, perturbation de la vision colorée...
Activité Maison : Expliquer l'origine de ce changement de perception mais également celui sous l'effet de drogues... Comment expliquez cela ?

BILAN : L'œil : système optique de formation d'images. Comment ça marche ?

IV. L'anatomie de l'oeil

Travaux pratiques :
- Étude anatomique de l'œil par la dissection ou l'observation de sa maquette.
- Mise en évidence de la formation d'une image rétinienne dans un œil décapé.

BILAN : L'œil est limité par trois enveloppes emboîtées : la sclérotique, la choroïde, et la rétine qui se prolonge par le nerf optique. Il comprend des milieux transparents (cornée, humeur vitrée, cristallin, humeur aqueuse) qui rendent possible la formation d'images sur la rétine.

V. La structure de la rétine, tissu photosensible

Des photorécepteurs (observation au microscope et comparaison avec la représentation scientifique) cônes et batonnets) sont répartis différemment dans la rétine. L'expérience de Mariotte (page 10) montre l'existence d'un point aveugle (départ du nerf optique).

Les photorécepteurs contiennent des pigments qui absorbent les photons. Plus précisement :

  • Les batonnets captent les faibles intensités lumineuses.
  • Les cônes ont une longueur d'onde d'absoprtion spécifique et permettent la vision colorée.
VI. Le message nerveux visuel et les aires cérébrales

1/ Identification des aires visuelles et du trajet du message nerveux

L'absorption des photons génère un message nerveux (bioélectrique) qui se propage jusqu'au cerveau (aires du cortex visuel) par l'intermédiare des fibres du nerf optique. Il y a communication entre les fibres et les aires cérébrales par l'intermédiaire de synapses, zone de contact dans lesquels un message chimique est généré.

Expérience d'injections d'acides aminés radioactifs dans l'humeur aqueuse, absorbées par les neurones
Schéma explicatif de l'expérience (libre page 35, doc 8) : tracer des voies nerveuses (objet à gauche - aire visuelle à droite)

2/ Les effets d'une substance hallucinogènee : le LSD

Activité de communication orale : étude d'un hallucinogène
Exposé (en 5 diapositives illustrées) sur les effets, les origines de la substance, ses modes d'action cellulaire à l'origine d'hallucinations. On pourra mettre le discours en situation en s'appuyant sur l'affaire du pain maudit de Pont-Saint-Esprit (1951).

Bilan : La perturbation de la transmission synaptique et des signaux bioélectriques, sous l'effet de substances chimiques (drogues, médicaments,...). Lors d'illusions visuelles et d'hallucinations, certaines neurones sont rendus inactifs et certaines aires visuelles du cortex sont activées par la substance chimique.

Images

VII. Le cortex visuel

Plus précisèment, on peut montrer que parmi les aires visuelles, certaines sont responsables de la perception des formes (V1, V2), d'autres des couleurs (V4 dans les illusions visuelles) et d'autres des mouvements (V5 dans les hallucinations). L'ensemble permet la construction d'une image mentale de l'objet observé. D'autres aires corticales (cortex temporal, cortex pariétal,...) participent à l'élaboration de la perception visuelle.

Images

En 1967, après un accident vasculaire cérébral (= interruption de l'irrigation sanguine ou hémorragie au niveau du cortex cérébral ; les yeux ne sont pas affectés), l'artiste Anton Rfiderscheidt a réalisé les deux autoportraits ci-dessous :

Autoportrait 1 réalisé quelques semaines après l'accident.
Source :

Autoportrait 2 réalisé neuf mois plus tard.
Source :

En utilisant les connaissances sur le rôle des aires visuelles du cortex, proposer une explication au déficit révélé dans le premier autoportrait (portrait 1). Comment expliquer l’évolution entre le portrait 1 et le portrait 2 ?

L'organisation du cortex visuel est la même pour tous (déterminisme génétique spécifique) mais les expériences et les apprentissages génèrent une organisation différente du réseau neuronal qui fait que chacun ne voit pas le monde exactement comme les autres.

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ALIMENTATION ET ENVIRONNEMENT

Introduction : des liens entre alimentation et environnement.

1. Evolution de l'alimentation depuis 50 ans

Doc 78 n°a : Evolution de la ration alimentaire depuis 120 ans.
Doc 78 n°b : Situation en 1988 dans divers pays.

Comment expliquez ces évolutions, ces différences de choix des aliments ?

2. Les comportements alimentaires : le choix des aliments

Facteurs culturels, économiques mais également sensoriels et émotionnels.
Notion d'appétence :

Education aux médias
: la montée des émissions et des publicités télévisuelles sur la cuisine (Les pieds dans l'assiette, Bon appetit bien sur (France 3), Cauchemar en cuisine (W9), Master Chef (TF1), Un diner presque parfait, Miam, Top Chef (M6), Cuisine TV, Globe coocker (Canal Plus), etc...) :

DM : quels sont les enjeux (objectifs) de ces émissions, le message véhiculé (caché ou déclaré) et les stratégies utilisées (mises en scène) ? (merci de citer vos sources d'analyse).

Exemple de la boisson gazeuse Schweppes
histoire de la marque : créée en 1870, Indian Tonic était une boisson aux extraits de quinine et d'orange amère que les colons britanniques buvaient pour se prémunir de la malaria en Inde (histoire de l'Angleterre aux Indes et paludisme). Premier procédé de dissolution du CO2 dans l'eau (soda) et extraction de la quinine (débuts de la pharmacologie) ; D'un produit médicamenteux à un produit commercial...
Notion d'appétence (à but commercial) et enjeux de santé : Publicité des années 1990 (Schweppes Dry Exotic) et parodie des Inconnus (Schoups). Les produits sont accompagnés d'informations nutritionnelles et de messages de prévention santé (INPES) visant à changer les comportements alimentaires face aux risques pour la santé.
La mise en scène médiatique met en balance les enjeux économiques et les enjeux de santé (idem pour les questions d'environnement).


Site Culture Pub
(recherche par marques ou par thèmes)


Parodie des Inconnus : Schoups

3. Equilibres et deséquilibres alimentaires selon les individus et les populations.

Equilibre correspond à une alimentation qui apporte la quantité et la qualité d'aliments nécessaires aux besoins vitaux (se reproduire, grandir, renouvellement quotidiens des cellules, défenses immunitaires).

On appelle ration alimentaire la quantité d'aliments nécessaire pour couvrir les besoins quotidiens d'un individu en matière et en énergie.

IMC et masse graisseuse (WII), fonction de la taille, du poids, de l'age du sexe et de l'activité (sédentaire ou sportif)


Extrait livre de cinquième, éditions Belin.

Le cas de l'obésité, ou de la malnutrition, sous-nutrition (850 millions de personnes dans le monde). Prévisions et modélisation de la situation à venir. Facteurs en jeu.

Des risques cardio-vasculaires, première cause de mortalité en France. l'IMC dépend de l'age, du sexe, du poids en kg et de la taille (en mètre). Quel lien entre alimentation et maladies cardiovasculaires ?
Pourquoi ces déséquilibres ? augmentation de la consommation de sucres rapides, en lien avec le contexte socio-économique qui s'accompagne d'une transition alimentaire.

 

Science et société : Education à la complexité, entre connaissances et valeurs.

"Nous vivons dans une économie d'excédents où presque tous les secteurs d'activité, anciens et nouveaux, souffrent de surcapacité. Il y a tant de voitures en circulation qu'il n'y a presque plus d'espace pour les conduire. Nous avons tant à manger que nous connaissons une épidémie d'obésité. Il y a tant de choses à acheter, à voir et à faire que nous ne trouvons pas le temps d'en profiter. Trop de tout ? Voilà une utopie que nos ancêtres recherchaient en permanence, sans grand espoir d'y parvenir. Alors pourquoi ne sommes-nous pas un peu plus reconnaissants et nettement plus heureux ?"

A quoi sert la croissance, si elle ne rend pas plus heureux ? Richard Tomkins, journaliste économique, Financial Times, 2003.

4. Diminuer les risques en connaissant la ration alimentaire

Connaitre et comprendre la composition des aliments : apport quantitatif et qualitatif

DM : Autour de l'exposition de Peter MENZEL...
Qiuelques photos et un powerpoint ici

Q1 : Choose two families in two different COUNTRIES with a week’s worth of food (indicate the MONTH of the picture).
Q2 : Décrire et comparer la ration alimentaire familiale hebdomadaire (quantitatif et qualitatif)
Q3 : Compare supposed cooking methods and food preservation
Q4 : Comparer avec la définition d'une ration alimentaire équilibrée suivant le comité français d'édcuation pour la santé (CFES), document page 80).
Q5 : Que peut-on supposer à propos des systèmes de production alimentaire qui nourissent ces deux familles ?

Ajuster prise alimentaire et besoins nutritionels, encore une fois, étroitement lié au contexte socio-économique.
Une attention à l'ajustement des comportements aux besoins nutritionnels.

5. La production alimentaire dans les agrosystèmes : principes et conséquences sur l'environnement et la santé

Le rapport entre la surface agricole utile mondiale et le nombre d'habitants à nourrir nécessite de développer des systèmes agricoles à haut rendement, tout en intégrant les risques liées à des pratiques agricoles intensives. Les sciences permettent d'évaluer ces risques sur l'environnement et sur la santé, à partir de la connaissance du fonctionnement d'un agrosystème. Nous prendrons l'exemple de la production céréalière.

TD : Domestication et production céréalière mondiale (exercice n°5 p.122 et carte page 113) :


Storing maize.
Illustration from the Florentine Codex
Late 16th century.


Marché mondial des céréales (février 2011)
Conseil International des céréales

Food and oil prices are rising again, after the steep drop that followed the global financial crisis in 2008. The food price index compiled by the Food and Agriculture Organization (FAO) of the United Nations in Rome has already surpassed its previous record high. The price of crude oil is lagging — it has not yet equalled its 2008 peak of US$145 a barrel — but it did breach the $100-a-barrel mark on 2 March. The two are tightly linked; the cost of transportation fuel is one of the main drivers of food prices.


Nature, 10 March 2011, Vol. 471, p. 141

BILAN : Production animale, végétale pour l'alimentation humaine à travers des agrosystèmes. Des relations entre les êtres vivants, avec des chaines alimentaires. La matière circule des producteurs primaires aux animaux (producteurs secondaires).
Un système déséquilibré par les pratiques agricoles, pour les besoins alimentaires humains et l'amiélioration qualitative et quantitative de la production.
Utilisation d'engrais, de produits phytosanitaires et d'apports exogènes, de systèmes de protection et de conservation => production et consevation améliorée mais risques sur l'environnement et la santé à mesurer. Face à ces risques, des normes agricoles sont imposées notamment vis à vis de la pollution des eaux.

DM n°3 : La pollution aux nitrates.
Q1,2 et 3 page 139-139.

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LA PLACE DE L'HOMME DANS L'EVOLUTION

Caractéristiques du genre homo : morphologie, anatomie et comportements (morphologie, volume cranien, bipédie, fabrication d'outils, vie sociale et culturelle).

Place dans la classification du vivant et relation de parenté avec d'autres êtres vivants : C'est une espèce qui appartient au Vertébré, amniote, mammifère, primate, hominoïde et homininé (cf Lecointre et Leguyader). Anatomie comparée (ressemblances et différences).

Videos Pascal PICQ, Universciences :

I/ L'homme est un singe

Arbre phylogénétique des Hominoïdes

Les lois de l'évolution des espèces

II/ Le propre de l'Homme

1. Observation anatomique comparée de deux primates

Education aux médias : C'est pas sorcier : la Bipédie (2008).

2. L'Emergence du genre Homo

Les traces d'activités et des restes fossiles, jusqu'à 7 à 8 millions d'année.

Education aux médias : C'est pas sorcier : la Bipédie (2008).

3. A la recherche de l'ancêtre commun

Proximité avec le Chimpanzé pour l'ancêtre commun qui portait à la fois des caractères anatomiques d'homme et de chimpanzé, en relation avec la locomotion (une certaine forme de bipédie) et l'usage d'outils.

Education aux médias : BBC Earth, Primates (2009).

Données moléculaires et génétiques. L'analyse génétique des différentes populations humaines suggèrent un ancêtre commun à l'origine des Homo sapiens, d'origine géographique Proche-Orient ou Afrique.

4. Les mécanismes de l'évolution

Chaque espèce est issue d'une longue suite de générations au cours de laquelle les caractères qui la définissent sont apparus à différentes périodes. Cette histoire est inscrite dans les gènes d'une espèce, avec des innovations évolutives, des diversifications, de la complexité, à la fois aléatoires et indépendantes du mlilieu de vie (dérive génétique : "on fait du neuf avec du vieux"). Exemple de la bipédie qui fait intervenir une innovation génétique (cf squelette comparée du gorille et de l'homme) (bassin et membres articulés postérieurs).

Les conditions de l'environnement peuvent sélectionner les nouveautés génétiques (sélection naturelle). L'évolution est donc aussi dépendante des changements dans l'environnement (elle est contingente).


Benoit URGELLI, septembre 2010