Le sujet en bref
Sujet de la session de remplacement de septembre 2023, en SVT et physique-chimie, 25 points chacune. En SVT, il fallait relier une enzyme non fonctionnelle aux symptômes de la phénylcétonurie, puis montrer comment on les évite. En physique-chimie, sur les gaz à effet de serre : équation de combustion, lecture d’un graphique, calcul d’une année limite et expériences à la caméra thermique.
SVT : la phénylcétonurie (25 points)
La phénylcétonurie est une maladie génétique rare, dépistée à la naissance. Quatre documents permettent d’en comprendre la cause, les traitements et les conséquences d’un diagnostic tardif.
Question 1a (5 points)
Citer le traitement que devra suivre le patient 2 et le justifier avec des valeurs chiffrées.
Le document 2b indique que le taux sanguin de phénylalanine du patient 2 est de 19 mg.dL⁻¹.
Dans le document 2a, cette valeur correspond à la dernière colonne, car 19 > 10.
Le patient 2 doit donc suivre un régime alimentaire pauvre en phénylalanine et riche en tyrosine, avec un suivi médical.
Comme 19 mg.dL⁻¹ > 10 mg.dL⁻¹, le patient 2 doit suivre un régime pauvre en phénylalanine et riche en tyrosine, et bénéficier d’un suivi médical.
Conseil : Cite les deux valeurs, 19 et 10, et n’oublie pas le suivi médical : il fait partie du traitement.
Question 1b (6 points)
Choisir les deux propositions qui expliquent l’alimentation d’un patient dont le taux dépasse 10 mg.dL⁻¹.
Le document 1 montre que, chez le malade, l’enzyme PAH n’est pas fonctionnelle. La phénylalanine n’est pas transformée en tyrosine : elle s’accumule, et aucune tyrosine n’est produite. Un excès de phénylalanine cause des dommages cérébraux.
Proposition b : exacte. Une alimentation pauvre en phénylalanine évite son accumulation, donc les dommages cérébraux.
Proposition c : exacte. L’organisme ne fabrique pas de tyrosine, donc l’alimentation doit en apporter.
Proposition a : fausse. La molécule qui s’accumule et qui est dangereuse est la phénylalanine, pas la tyrosine.
Proposition d : fausse. La transformation va de la phénylalanine vers la tyrosine, et non l’inverse.
Les propositions b et c conviennent.
Conseil : Les propositions se ressemblent : suis le sens de la flèche du document 1 et repère quelle molécule s’accumule.
Question 2 (7 points)
Expliquer le lien entre la phénylcétonurie du patient A et sa peau, ses cheveux et ses yeux très clairs.
La maladie (document 1). Le patient A est atteint de phénylcétonurie : son enzyme PAH n’est pas fonctionnelle. Son organisme ne transforme donc pas la phénylalanine en tyrosine, et il ne produit pas de tyrosine.
Le lien avec la coloration (document 3b). La mélanine est produite à partir de la tyrosine, et plus sa concentration est élevée, plus la peau, les cheveux et les yeux sont foncés.
Le cas du patient A (documents 2 et 3a). Le régime qui apporte de la tyrosine a commencé tardivement, puisque le diagnostic a été posé à 10 ans, et le suivi médical a été irrégulier. Il a donc manqué de tyrosine, surtout pendant ses premières années.
La conclusion. Avec peu de tyrosine, il produit peu de mélanine. Sa peau, ses cheveux et ses yeux sont donc très clairs.
Le sujet ne donne pas la quantité de tyrosine reçue par le patient A avant son régime : on déduit le manque du document 1 et du traitement conseillé dans le document 2a.
L’enzyme PAH ne fonctionne pas, donc il n’y a pas de production de tyrosine. Sans régime adapté pendant des années, le patient A a manqué de la molécule qui sert à fabriquer la mélanine : avec peu de mélanine, il a une peau, des cheveux et des yeux très clairs.
Conseil : Le correcteur attend une chaîne complète : PAH non fonctionnelle, pas de tyrosine, peu de mélanine, coloration très claire. Ajoute le régime tardif, qui fait le lien avec le document 3a.
Question 3 (7 points)
Expliquer, à partir de tous les documents, comment on peut aujourd’hui éviter les symptômes graves de la maladie, en donnant trois idées.
Première idée : le dépistage systématique dès la naissance. Depuis 1972, un examen sanguin est réalisé chez tous les nouveau-nés (document 2). La maladie est reconnue très tôt, avant que l’excès de phénylalanine n’abîme le cerveau de l’enfant. Le patient A, diagnostiqué à 10 ans, montre au contraire les conséquences d’un diagnostic tardif (document 3a).
Deuxième idée : un régime alimentaire adapté dès la naissance. Si le taux dépasse 10 mg.dL⁻¹, l’alimentation doit être pauvre en phénylalanine, pour éviter son accumulation et les dommages cérébraux, et riche en tyrosine, que l’organisme ne produit pas (documents 1 et 2a).
Troisième idée : un suivi médical régulier toute la vie. Le malade surveille régulièrement son taux de phénylalanine, par exemple avec des prélèvements à domicile, pour éviter les complications neurologiques et comportementales. Chez une femme enceinte, un régime strict et un contrôle tout au long de la grossesse protègent le développement du futur bébé (document 4).
Les symptômes graves sont évités grâce au dépistage systématique à la naissance, à un régime pauvre en phénylalanine et riche en tyrosine, et à un suivi médical régulier tout au long de la vie.
Conseil : Le sujet annonce trois idées : sépare-les bien et rattache chacune à un document. Une liste sans explication ne suffit pas : dis ce que chaque mesure empêche.
Physique-chimie : les gaz à effet de serre (25 points)
Le sujet porte sur les gaz à effet de serre émis par les activités humaines : leur origine, la combustion du charbon, les émissions de dioxyde de carbone et une propriété de ces gaz, illustrée par des expériences.
Question 1a (question 1 : 8 points)
Trouver dans le tableau la seule activité humaine à l’origine des trois gaz à la fois.
On cherche l’activité qui figure dans les trois colonnes du tableau.
L’agriculture apparaît pour CH₄ et pour N₂O, mais pas pour CO₂. Seuls les procédés industriels sont cités pour CO₂, pour CH₄ et pour N₂O.
Il s’agit des procédés industriels.
Question 1b (question 1 : 8 points)
Trouver et nommer le gaz du tableau le plus abondant en 2018, puis donner le nom et le nombre des atomes de sa molécule.
On compare les proportions du tableau : 0,0408 % pour CO₂, 0,0001857 % pour CH₄ et environ 0,000033 % pour N₂O. La plus grande est celle de CO₂.
CO₂ est le dioxyde de carbone. Sa formule indique 1 atome de carbone et 2 atomes d’oxygène.
C’est le dioxyde de carbone, CO₂. Sa molécule contient 1 atome de carbone et 2 atomes d’oxygène.
Conseil : Compare les nombres chiffre par chiffre après la virgule : 0,0408 est bien plus grand que 0,0001857, même si ce dernier a plus de chiffres.
Question 1c (question 1 : 8 points)
Choisir l’équation qui modélise la combustion du charbon et expliquer pourquoi les deux autres sont incorrectes.
Le charbon est ici constitué uniquement de carbone. Sa combustion consomme du carbone et du dioxygène, et elle produit du dioxyde de carbone. Lors d’une transformation chimique, les atomes se conservent.
Équation 2 : C + O₂ → CO₂. Les réactifs et le produit conviennent. On compte 1 atome de carbone et 2 atomes d’oxygène de chaque côté : elle est correcte.
Équation 1 : C + 2 O₂ → 2 CO₂. À gauche, il y a 1 atome de carbone. À droite, il y en a 2. Les atomes de carbone ne sont pas conservés : elle est incorrecte.
Équation 3 : 2 C + 2 H₂O → CH₄ + N₂O. Le dioxygène n’y figure pas, et le dioxyde de carbone n’est pas formé. De plus, des atomes d’azote apparaissent à droite alors qu’il n’y en a pas à gauche. Elle est incorrecte.
L’équation 2 est la bonne : C + O₂ → CO₂. L’équation 1 ne conserve pas les atomes de carbone, et l’équation 3 ne contient pas de dioxygène et fait apparaître des atomes d’azote.
Conseil : Compte les atomes de chaque élément des deux côtés de la flèche. Le sujet demande une raison pour chacune des deux équations écartées.
Question 2a (question 2 : 3 points)
Relever la valeur approximative des émissions totales de dioxyde de carbone en 2018.
Les quatre zones du graphique sont empilées : le haut de la zone supérieure donne le total.
En 2018, tout à droite du graphique, ce haut se situe entre les graduations 35 et 40, plus près de 35 : environ 37 Gt de CO₂.
En 2018, les émissions totales valent environ 37 Gt de CO₂.
Conseil : Une lecture approchée suffit, le sujet parle de valeur approximative. Donne bien l’unité : Gt de CO₂.
Question 2b (question 2 : 3 points)
Trouver le combustible qui a produit le plus de dioxyde de carbone en 2018.
Sur ce graphique, la quantité due à chaque combustible est l’épaisseur de sa zone en 2018, et non la hauteur du haut de sa zone.
Charbon : de 0 à environ 14,5 Gt, soit environ 14,5 Gt.
Pétrole : d’environ 14,5 Gt à environ 26 Gt, soit environ 11,5 Gt.
Gaz naturel : d’environ 26 Gt à environ 33 Gt, soit environ 7 Gt.
Autres combustions : d’environ 33 Gt à environ 37 Gt, soit environ 4 Gt.
La zone la plus épaisse est celle du charbon.
C’est le charbon, avec environ 14,5 Gt de CO₂ en 2018.
Conseil : Le piège d’un graphique empilé : les zones s’ajoutent. Lire 26 Gt pour le pétrole serait une erreur, car cette valeur contient déjà le charbon.
Question 3a (question 3 : 5 points)
Calculer la quantité de dioxyde de carbone qui peut encore être émise sans dépasser la limite.
La limite totale est de 3 700 Gt et l’humanité a déjà émis 2 400 Gt entre 1850 et 2018. Les données s’arrêtent à 2018 : « aujourd’hui » correspond donc ici à 2018, et non à 2023, l’année du sujet.
3 700 − 2 400 = 1 300 Gt
L’humanité peut encore émettre 1 300 Gt de dioxyde de carbone.
Question 3b (question 3 : 5 points)
Prévoir l’année où la limite de 3 700 Gt sera atteinte si les émissions annuelles restent celles de 2018.
La démarche. On divise la quantité restante par les émissions d’une année, puis on ajoute le résultat à 2018. On suppose, comme le sujet, que les émissions annuelles ne changent pas, et on prend la valeur de 37 Gt lue sur le graphique, qui concerne les combustions.
Nombre d’années : 1 300 ÷ 37 ≈ 35 ans.
Année : 2018 + 35 = 2053.
Vérification : 35 × 37 = 1 295 Gt, et 2 400 + 1 295 = 3 695 Gt, très proche de 3 700 Gt. Il reste 5 Gt, soit moins de deux mois d’émissions : si on compte depuis la fin de 2018, la limite tombe au tout début de 2054, et 2054 est aussi une réponse cohérente.
La réponse dépend de la lecture de la question 2a : avec 35 Gt par an, on trouverait environ 37 ans, soit 2055.
Avec 37 Gt par an, la limite de 3 700 Gt serait atteinte vers 2053, environ 35 ans après 2018.
Conseil : Le correcteur regarde surtout la cohérence avec ta valeur de la question 2a. Ne t’arrête pas à 35 ans : la question demande une année.
Question 4a (question 4 : 9 points)
Dire, pour chaque matériau, si l’image de la tasse s’affiche sur l’écran de la caméra thermique.
On regarde uniquement l’écran de la caméra sur chaque photographie.
Expérience 1, avec le verre : l’écran est uniforme, la tasse n’y apparaît pas.
Expérience 2, avec le polyéthylène transparent : la tasse apparaît sur l’écran.
Expérience 3, avec le polyéthylène noir : la tasse apparaît aussi sur l’écran.
A : NON. B : OUI. C : OUI.
Conseil : Ne confonds pas ce que tu vois à l’œil sur la photographie et ce qu’affiche l’écran de la caméra.
Question 4b (question 4 : 9 points)
Choisir la proposition correcte sur la nature du rayonnement détecté et argumenter avec les expériences.
La proposition correcte est P₂.
Expérience 1 : on voit la tasse à travers le verre, donc la lumière visible traverse ce matériau. Pourtant, la caméra ne détecte pas la tasse.
Expérience 3 : le polyéthylène noir cache la tasse, donc la lumière visible ne le traverse pas. Pourtant, la caméra détecte la tasse.
Le rayonnement détecté ne se comporte donc pas comme la lumière visible.
P₂ : le rayonnement détecté par la caméra thermique n’est pas de la lumière visible.
Conseil : L’argument le plus fort compare ce que voit l’œil et ce que détecte la caméra dans une même expérience. Une seule expérience suffit, deux valent mieux.
Question 4c (question 4 : 9 points)
Choisir le matériau dont la propriété se rapproche le plus de celle des gaz à effet de serre et justifier.
Les gaz à effet de serre absorbent le rayonnement terrestre. La tasse émet un rayonnement analogue à celui de la Terre.
Le verre est le seul des trois matériaux qui empêche ce rayonnement d’atteindre la caméra. Les deux polyéthylènes le laissent passer.
L’expérience montre seulement que le rayonnement ne traverse pas le verre. On admet ici, comme le suggère le sujet, que le verre l’absorbe.
C’est le verre : comme les gaz à effet de serre, il arrête le rayonnement émis par un corps chaud, analogue au rayonnement terrestre.
Conseil : Ne choisis pas le polyéthylène noir à cause de sa couleur : ici, seul compte le rayonnement détecté par la caméra.
Les erreurs à éviter sur ce sujet
SVT, question 1b : retenir la proposition a, en pensant que la tyrosine s’accumule.
Retenir les propositions b et c.
Le document 1 montre que la phénylalanine s’accumule, et qu’il n’y a pas de production de tyrosine.
SVT, question 2 : expliquer la couleur claire par l’excès de phénylalanine.
L’expliquer par le manque de tyrosine, donc de mélanine.
Le document 3b indique que la mélanine est produite à partir de la tyrosine. L’excès de phénylalanine, lui, cause les dommages cérébraux.
Physique-chimie, question 1c : choisir l’équation 1, parce qu’elle contient C, O₂ et CO₂.
Choisir l’équation 2 : C + O₂ → CO₂.
L’équation 1 a 1 atome de carbone à gauche et 2 à droite. Les atomes ne sont pas conservés.
Physique-chimie, question 2b : répondre le pétrole, parce que sa zone monte jusqu’à 26 Gt.
Comparer les épaisseurs des zones : le charbon l’emporte, avec environ 14,5 Gt.
Le graphique est empilé. La zone du pétrole commence au-dessus de celle du charbon et ne mesure qu’environ 11,5 Gt.
Physique-chimie, question 4b : choisir P₁, parce que la caméra « voit » la tasse.
Choisir P₂ et citer une expérience où l’œil et la caméra ne donnent pas le même résultat.
Le verre laisse passer la lumière visible mais pas le rayonnement détecté, et le polyéthylène noir fait l’inverse.
Questions fréquentes
Combien de temps dure l’épreuve de sciences de septembre 2023 ?
Elle dure 1 heure et elle est notée sur 50 points. Le sujet indique 30 minutes et 25 points pour la SVT, et autant pour la physique-chimie.
Quelles disciplines tombaient à la session de septembre 2023 ?
La SVT et la physique-chimie. Le candidat traite les deux disciplines sur la même copie.
La calculatrice est-elle autorisée pour ce sujet ?
Oui. Le sujet autorise la calculatrice avec mode examen actif et la calculatrice sans mémoire de type collège. Le dictionnaire est interdit.
Fallait-il connaître la phénylcétonurie avant l’épreuve ?
Non. Les documents donnent tout ce qu’il faut sur la maladie, l’enzyme PAH et la mélanine. Il fallait surtout les relier entre eux.
Les cours à revoir
Proposition de corrigé rédigée par Meilleur Étudiant, sans valeur officielle : le ministère ne publie pas de corrigé, et le barème réel appartient aux correcteurs. Ce sujet date d’avant la note sur 20 du brevet : son barème suit l’ancienne notation. Une erreur ? Écris-nous à contact@meilleuretudiant.fr.