Asie 2014

PARTIE 1 (8 points) - REPRÉSENTATION VISUELLE

Bertrand doit emmener son fils Martin, 3 ans, à la crèche. Il lui demande de choisir et de mettre ses vêtements seul. Martin revient avec une chaussette rouge et une chaussette jaune. Il ne comprend pas la remarque quand son père lui dit que ses chaussettes ne vont pas ensemble.
Le soir, Bertrand relate cet épisode à sa femme, qui le rassure en lui expliquant qu’elle reconnaît chez son fils le défaut visuel dont son propre père était atteint.

Document 1a : synthèses des couleurs

Les pigments et les colorants sont des espèces chimiques qui donnent à la matière sa couleur. Ils nous donnent ainsi des sensations colorées en stimulant de façon contrôlée les photorécepteurs de la rétine.
Ces sensations colorées peuvent s’expliquer par deux types de synthèse trichromatique : la synthèse additive et la synthèse soustractive.

Document 1b : spectre de la lumière visible par l’homme

On appelle spectre de la lumière blanche, l'ensemble des radiations lumineuses dont les longueurs d'onde correspondent au domaine visible par l’oeil humain. Le spectre de la lumière blanche peut être découpé en trois bandes correspondant à des radiations bleues, vertes et rouges. Ce découpage se trouve à la fois justifié par la théorie trichromatique de la couleur et les études sur la rétine.

Document 2 : sensibilité des cônes aux différentes longueurs d’onde du spectre visible.

Parmi les photorécepteurs de la rétine, on distingue trois caté-gories de cônes qui ne diffèrent que par les pigments visuels (les opsines S, M ou L) qu’ils renferment. Leur sensibilité aux différentes longueurs d’onde du spectre visible a été testée : elle est représentée par le graphe ci-contre.

d’après « Anatomie et physiologie humaine », Marieb

Document 3 : localisation des gènes permettant la synthèse des opsines

Chez l’homme, les gènes codant pour la synthèse des pigments visuels (opsines) L et M se situent l’un à la suite de l’autre sur le chromosome X. Le gène codant pour la synthèse du pigment S se trouve sur le chromosome 7. Seul un gène fonctionnel permet la synthèse du pigment correspondant.

COMMENTAIRE RÉDIGÉ :

Expliquer pourquoi, comme son grand-père, Martin ne fait pas la différence entre ses chaussettes rouges et jaunes.

Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connaissances (qui intègrent entre autres les connaissances acquises dans différents champs disciplinaires).

Éléments du corrigé officiel

Problématique(s) possible(s) attendue(s) :
Pourquoi Martin, tout comme son grand-père ne fait pas la distinction entre la couleur rouge et la couleur jaune ?

+ Les arguments scientifiques sont suffisants si le candidat utilise les notions incontournables suivantes :
Origine physique et confusion des couleurs :
- synthèse additive des couleurs,
- composition de la lumière blanche,
- lien entre éclairage en lumière blanche d’un objet et sa couleur (complémentaire de la couleur absorbée),
- lien entre récepteurs et couleurs, possibilité de confondre le rouge et le jaune si la couleur verte n’est pas perçue.
Origine génétique :
- le vert n’est pas perçu si les cônes à opsine M sont déficients.
- les cônes sont des photorécepteurs de la rétine : déficience rétinienne
- l’origine de cette déficience est génétique
- lien entre localisation du gène sur le chromosome X et hérédité

+ Qualité de la réponse à la problématique donnée : (on attend du candidat qu’il ait expliqué que) :Puisque Martin ne différencie pas le jauge et le rouge, c’est parce qu’il ne perçoit pas le vert.
La perception des couleurs est due aux cônes, photorécepteurs de la rétine. Les cônes à opsine M sont responsables de la perception des radiations vertes ; ils sont donc déficients.
L’anomalie de vision de Martin affecte aussi son grand- père. La déficience de l’opsine M peut s’expliquer par la déficience du gène. Cette déficience est d’origine génétique.
L’hérédité liée aux chromosomes sexuels explique que Martin et son grand-père soient touchés.

Issus des documents : (détail des informations présentes dans chaque
- Document 1 :
nature de la lumière blanche, nature de la couleur complémentaire.
En synthèse additive, le jaune est une superposition de lumières rouge et verte. Si le rouge est perçu mais confondu avec le jaune, c’est que le vert n’est pas perçu.
Document 2 :
- il existe trois catégories de cônes sensibles aux trois couleurs primaires ; les pigments sensibles à la couleur sont les opsines,
- la capacité à visualiser le vert dépend des cônes à opsine M
Mise en relation avec document 1 : - opsine M déficiente chez Martin.
Document 3 :
- les opsines sont codées par des gènes. Un gène non fonctionnel conduit à une opsine déficiente,
- la déficience de l’opsine M est liée au chromosome X.

Issus des connaissances :
- la couleur de l’objet vue par l’œil est complémentaire de la couleur qui correspond à la longueur d’onde absorbée par l’objet,
- les cônes sont les photorécepteurs rétiniens sensibles aux couleurs,
- les chromosomes sexuels sont différents selon le sexe : XY chez les hommes et XX chez les femmes ; chaque parent transmet un seul de ses chromosomes sexuels à son enfant. Le grand- père possédait donc un gène M déficient sur son chromosome X ; il l’a transmis à Anne qui l’a transmis à Martin ;
Dont des connaissances issues d’autres champs disciplinaires (si cela est possible au regard du sujet) ; au moins un élément parmi ces possibilités (liste non exhaustive : le candidat peut proposer d’autres éléments recevables) :
- cette anomalie de vision des couleurs est le daltonisme, - elle touche statistiquement plus d’hommes. Chez les femmes, lorsque le gène M est déficient sur un des chromosomes X, la 2e copie dugène M sur le 2e chromosome X peut compenser,
- lien entre synthèse additive en physique et synthèse soustractive en arts plastiques.