Etude d'un dysfonctionnement synaptique

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : La communication nerveuse
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2016 | Académie : Amérique du Nord

 

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Amérique du Nord • Juin 2016

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

Étude d’un dysfonctionnement synaptique

Caenorhabditis elegans est un petit ver nématode dont le système nerveux, formé de 302 neurones et 7 000 synapses, est bien connu. Il constitue un animal modèle pour étudier le fonctionnement de la synapse neuromusculaire.

Des études de la synapse sont réalisées sur des vers portant une mutation au niveau du gène unc-13 et présentant une paralysie complète des muscles.

À partir des informations extraites des documents et de vos connaissances, expliquez la paralysie des mutants unc-13 et le rôle possible de la protéine codée par le gène unc-13 chez le ver sauvage.

document 
 de référence Les grandes étapes du fonctionnement synaptique

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Étape 1 : arrivée d’un message nerveux de nature électrique.

Étape 2 : arrimage des vésicules synaptiques sur la membrane présynaptique. Cet arrimage nécessite la participation de nombreuses protéines.

Étape 3 : exocytose des vésicules nécessitant la participation de nombreuses protéines.

Étape 4 : fixation du neuromédiateur sur les récepteurs postsynaptiques.

Étape 5 : naissance d’un potentiel d’action musculaire qui provoquera la contraction.

document 1 Résultats de la stimulation de motoneurones chez un ver sauvage et un ver mutant unc-13

Dispositif expérimental

Il permet :

de stimuler électriquement les motoneurones qui innervent le muscle ;

d’enregistrer des phénomènes électriques au niveau du muscle.

Enregistrements obtenus

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D’après Gracheva E. O et al., J. Physiol, 2007 et Christelle C., Bessereau J.C., Médecine Sciences, 2003

document 2 Nombre de vésicules dans les terminaisons synaptiques après stimulation des motoneurones

Nombre de vésicules présynaptiques

Nombre de vésicules arrimées à la membrane présynaptique

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D’après Richmond J.E. et al., Nature America Inc., 1999

document 3 Contenu des vésicules présynaptiques et réponse électrique du muscle lors de l’injection de nicotine dans la fente synaptique chez le ver sauvage et le ver mutant unc-13

 

Ver sauvage

Ver mutant unc-13

Contenu des vésicules présynaptiques

Acétylcholine

Acétylcholine

Injection de nicotine* dans la fente synaptique

Contraction de la cellule musculaire

Contraction de la cellule musculaire

D’après Boulin T. et al., 2008

* La nicotine est une molécule ayant une structure tridimensionnelle proche de celle de l’acétylcholine.

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Il s’agit d’abord de montrer que la paralysie d’un ver mutant est due à un dysfonctionnement des synapses neuromusculaires chez ce ver.

Ensuite, vous devez rechercher l’origine de ce dysfonctionnement. Le document de référence permet d’imaginer plusieurs hypothèses explicatives.

Puis, vous devez déterminer les hypothèses testées dans chaque document. Dans votre exposé, il est préférable de commencer par les hypothèses réfutées. Par exemple, le document 3 permet de conclure que le versant postsynaptique de la synapse fonctionne bien et que la synthèse du neuromédiateur est normale.

Enfin, vous devez localiser l’origine du dysfonctionnement, ce qui vous permet de proposer une hypothèse concernant le rôle de la protéine codée par le gène unc-13.

Mobiliser ses connaissances

La commande de la contraction de la fibre musculaire met en jeu le fonctionnement de la synapse neuromusculaire. Les connaissances sur ce fonctionnement sont fournies dans le document de référence.