Concours du second degré – Rapport de jury Session 2010 CAPES ...

Secrtariat Gnral

Direction gnrale des ressources humaines

Sous-direction du recrutement

Concours du second degr Rapport de jury

Session 2010

CAPES EXTERNE ET CAFEP

Section: SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

Rapport de jury prsent par M. Dominique LARROUY Prsident de jury

Les rapports des jurys des concours sont tablis sous la responsabilit des prsidents de jury

Sommaire

1. Introduction (p2)2. Compositiondujury (p5) 3. Maquetteduconcours (p7)4. Epreuvescrites

a. Compositionsurunsujetdebiologiei. Sujet (p9)ii. Corrigetcommentaires (p25)

b. Compositionsurunsujetdegologiei. Sujet (p37)ii. Corrigetcommentaires (p56)

c. Bilanstatistiquedesnotesobtenuesauxpreuvescrites (p74)5. Epreuvesorales

a. Exposscientifiquesuividedeuxentretiensi. Exposscientifiqueetpremierentretien (p78)ii. Listedessujetsdexposscientifique

1. Biologie (p91)2. Gologie (p101)

iii. Ledeuximeentretien (p107)b. Epreuvesurdossier

i. Critresdvaluation,commentairesetbilanstatistiquedesnotesobtenues (p111)

ii. Prsentationetpropositionsdexploitationdundossier (p132)c. Bilanstatistiquedespreuvesorales (p146)

6. Statistiquesconcernantlescandidatsetleslaurats (p150)7. Session2011

Arrtdu28dcembre2009fixantlessectionsetlesmodalitsd'organisationdesconcoursducertificatd'aptitudeauprofessoratduseconddegr(p163) Programme (p165)

8. Documentationdisponiblepourlexposscientifique a. Ouvragesdebiologie (p166)b. Ouvragesdegologie (p175)c. Cartesdegologie (p180)d. Cartesdelavgtation (p184)

1. Introduction

2

Le nombre de postesmis au concours la session 2010 du CAPES externe de SVT (290) adiminude8%par rapport la session2009 tandisque lenombredepostesmisauconcoursduCAFEP(200)aaugmentde166%.

LenombredecandidatsdclarsadmissiblesauCAPESatfixparlaDGRHduministredelducationnationale2,25foislenombredepostesmisauconcours.Cestainsique654candidatsonttdclarsadmissiblesauCAPES.Lapplicationdecette rglepour leCAFEPauraitconduitdclareradmissibletouslescandidatsayantcomposlorsdesdeuxpreuvescrites.Lejuryadoncdciddappliquerlesmmesbarresdadmissibilitetdadmissionpourlesdeuxconcours.

Leschiffresclsdelasession2010

Inscrits Postes Nonlimins(#) Admissibles(*) AdmisCAPES 2537 290 1719 654 290CAFEP 647 200 416 115 44(*)Dont1lveduneENSdispenssdcrit,(#)prsentsauxdeuxpreuves

Bilandeladmissibilit

Moyennedescandidatsnon

limins

Moyennedesadmissibles

Barredadmissibilit

CAPES 6.68 10.49 7.65CAFEP 5.69 9.90 7.69

Bilandeladmission

Admissibles Nonlimins AdmisCAPES 654 603 290CAFEP 115 110 44

Moyennedescandidatsnon

limins

Moyennedesadmis Barredadmission

CAPES 8.55 10.13 8.51CAFEP 8.16 9.92 8.29

LespreuvesoralesdadmissionsesontdroulesaulyceJeandelafontaine,Paris16me.Lejuryet les candidatsyont trouvdexcellentes conditionsde travailgrce ladiligencedeMme.Khayat,proviseuredulyce.

Parailleurs, lescomptenceset ledvouementdeMmeBouillaud,proviseuradjoint,deM.Chacon,Agentchef,deMmeDeplus,professeurdeSVTresponsabledu laboratoire,deM.Perchet,professeur de mathmatiques responsable de linformatique et de M. Collobert, technicien aulaboratoiredeSVTonttdterminantsdanslebondroulementdecespreuves.

3

Je souhaiterais galement remercier le Pr Alain Frugire ainsi que M. Gilles Cicurel,respectivement directeur et secrtaire gnral de lIUFM de Paris pour avoir hberg dansdexcellentesconditionslesrunionsdujury.

Mesderniersmotsirontauxmembresdelquipetechniqueetaujury,enparticulierMmeRgineDlrisetM.JeanLucSchneider,viceprsidentsdujurydontledvouementetlefficacitontpermisdeslectionnerleslauratsdanslaplusgrandeimpartialit.

DominiqueLARROUY

MatredeconfrencesluniversitPaulSabatier

Prsidentdujury

4

2.Composiondujury

5

Composition du jury

Prsident

M. Dominique LARROUY, MCU Acadmie de Toulouse, Vice-prsidents

Mme Rgine DELERIS, IA-IPR Acadmie de Toulouse M. Jean-Luc SCHNEIDER, PU Acadmie de Bordeaux

Membres

M. Arnaud AGRANIER, MCU Acadmie de Rennes M. Louis ALLANO, professeur agrg Acadmie de Rennes

M. Vincent AUDEBERT, professeur agrg Acadmie de Limoges M. Jacques-Marie BARDINTZEFF, PU Acadmie de Versailles

M. Yann BASSAGLIA, MCU Acadmie de Crteil M. Franois BAUDIN, PU Acadmie de Paris

Mme Anne BERTRAND, MCU Acadmie de Bordeaux M. Patrick BORLOZ, IA-IPR Acadmie de Reims

Mme Claude BUSSIERE, IA-IPR Acadmie de Clermont M. Jacky CARIOU, professeur agrg Acadmie de Toulouse

M. Claude CENSIER, IA-IPR Acadmie de Dijon M. Marc CORIO, MCU Acadmie de Bordeaux

M. Jean-Marc DEMONT, PCS Acadmie de Paris M. Marc DESMET, PU Acadmie dOrlans

M. Eric ESPINOSA, MCU Acadmie de Toulouse M. Bruno FORESTIER, professeur agrg Acadmie de Limoge

Mme Emmanuelle FRANCOIS, professeur agrg Acadmie de Besanon M. Alain FRUGIERE, PU Acadmie de Paris M. Andr GILLES, MCU Acadmie de Marseille

Mme Florence GODARD, IA-IPR Acadmie de Montpellier Mme Marie-Paule GROSSETETE, PCS Acadmie de Marseille

Mme Myriam HARRY, PU Acadmie de Versailles Mme Marie LABROUSSE, professeur agrg Acadmie de Paris

M. Siegfried LALLEMANT, PU Acadmie de Versailles M. Christophe LAVILLE, IA-IPR Acadmie de Strasbourg

Mme Catherine LENNE, MCU Acadmie de Clermont-Ferrand Mme Catherine MARUTTI, professeur agrg Acadmie de Bordeaux Mme Armelle MATHEVET, professeur agrg Acadmie de Toulouse

M. Stphane MAURY, MCU Acadmie dOrlans M. Marc PELLESCHI, professeur agrg Acadmie de Crteil

Mme Christiane PERRIER, PCS Acadmie de Lyon M. Dominique POGGIOLI, IA-IPR Acadmie de Corse

M. Daniel POISSON , PCS Acadmie de Nice M. Alain PUPPO, PU Acadmie de Nice

M. Eric QUEINNEC, MCU Acadmie de Paris M. Xavier RAYNAUD, MCU Acadmie de Paris

Mme Catherine REEB, professeur agrg, Acadmie de Paris Mme Ccile ROBIN, MCU Acadmie de Rennes

Mme Michelle RONDEAU-REVELLE, IA-IPR Acadmie de Crteil Mme Elena SALGUEIRO, PCS Acadmie de Paris

Mme Christine SAUX, professeur agrg Acadmie de Paris M. Stphane SCHWARTZ, MCU Acadmie de Grenoble

M. Patrick THOMMEN, PCS Acadmie de Paris M. Blaise TOUZARD, MCU Acadmie de Bordeaux

M. Alain TRENTESAUX, PU Acadmie de Lille M. Benot URGELLI, professeur agrg Acadmie de Lyon

Mme Myriam VIAL, IA-IPR Acadmie de Lyon M. Victor WAJSBERG, professeur agrg Acadmie de Paris

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3.Maquetteduconcours:natureetduredespreuves,coefficients

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Le sujet de biologie peut comporter plusieurs parties indpendantes et tre fond, en totalit ou en partie, sur des documents exploiter fournis aux candidats. Il porte sur un ou plusieurs des domaines du programme de biologie du concours.

Le sujet de gologie peut tre fond sur des documents exploiter fournis aux candidats. Il porte sur le programme de gologie du concours.

Expos scientifique suivi de deux entretiens avec les membres du jury Le candidat tire au sort un sujet portant sur le programme de biologie ou sur le programme de gologie, pouvant comporter un dossier documentaire et demander une prsentation pratique ou exprimentale. Le premier entretien porte sur l'expos. Le second entretien porte sur la gologie si l'expos a port sur la biologie et inversement

Epreuve sur dossier Cette preuve comporte un expos suivi d'un entretien avec les membres du jury. Elle prend appui sur des documents proposs par le jury. Elle permet au candidat de dmontrer :

- qu'il connat les contenus d'enseignement et les programmes de la discipline au collge et au lyce ; - qu'il a rflchi aux finalits et l'volution de la discipline ainsi que sur les relations de celle-ci aux autres disciplines ; - qu'il a rflchi la dimension civique de tout enseignement et plus particulirement de celui de la discipline dans laquelle il souhaite exercer ; - qu'il a des aptitudes l'expression orale, l'analyse, la synthse et la communication ; - qu'il peut faire tat de connaissances lmentaires sur l'organisation d'un tablissement scolaire du second degr.

Compositioncritesurunsujetdebiologie(6h)

Coef.5 100

160

Compositioncritesurunsujetdegologie(5h)

Coef.3 60

ExposScientifiqueetentretiens

(1h,coef.5)

Expos(30min)

50

100

Premierentretien

(10min)

20

Secondentretien

(20min)

30

Epreuvesurdossier

(1h,coef.3)

Expos

(30min)30

60

Entretien

(30min)30

8

EBE SVT 1

BTournez la page S.V.P.11

Tournez la page S.V.P.

3

13

EBE SVT 1

C16

NE

RIE

N

CR

IRE

DA

NS

CE

CA

DR

EAcadmie : Session :

Concours :

Spcialit/option : Repre de lpreuve :

Intitul de lpreuve :

NOM :

Prnoms : N du candidat

(le numro est celui qui figure surla convocation ou la liste dappel)

(en majuscules, suivi sil y a lieu, du nom dpouse)

MINISTRE DE LDUCATION NATIONALE

EBE SVT 1

D

10 0331 D.indd 110 0331 D.indd 1 30/01/2010 11:08:0230/01/2010 11:08:02

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COMPOSITION SUR UN SUJET DE BIOLOGIE

Corrig et commentaires 1 - Organisation du sujet et objectifs poursuivis

Le Capes est un concours de recrutement de professeurs du second degr. Il a pour objectif de slectionner des candidats matrisant des connaissances de base, possdant une capacit danalyse rigoureuse et prsentant une trs bonne qualit dexpression.

Cest dans cette optique que le sujet dcrit 2010 de biologie a t conu. Organis sur le thme du mas, il tait compos de 4 parties indpendantes couvrant pratiquement tout le programme de biologie et physiologie vgtales du concours.

La premire partie a permis dvaluer les connaissances naturalistes des candidats (caractristiques morpho-anatomiques de tiges, feuilles, racines de plantes Monocotyldones). Elle permettait aussi de tester les connaissances lies la germination des semences en particulier le cas du caryopse de mas.

La seconde partie, trs classique, consistait prsenter le mtabolisme en C4 et ses avantages. Elle permettait dvaluer les connaissances des candidats ainsi que leur capacit danalyse et dexploitation de rsultats exprimentaux.

Dans la troisime partie taient abords les phnomnes de floraison et de fcondation chez le mas et chez les Angiospermes en gnral. Cette partie permettait de valider les connaissances des candidats (modle ABC, mcanismes de pollinisation favorisant auto et allogamie) mais aussi leur capacit danalyse (rle de diffrents gnes dans le dterminisme du sexe chez le mas).

Une quatrime partie sintressait lamlioration du rendement des cultures et aux organismes parasites (rouille) et ravageurs du mas (pyrale et ssamie).

Le sujet se terminait par une synthse de connaissances sur les bnfices et risques du mas gntiquement modifi ou mas Bt.

2 - Remarques gnrales Le jury a apprci la forme de la plupart des copies : copies lisibles, bien rdiges, schmas clairs Cependant, certaines rares copies offraient une prsentation dense et/ou une criture illisible, ce qui rendait la lecture difficile ou encore prsentaient une orthographe dplorable, ce qui va lencontre des qualits exigibles pour un futur professeur.

Certains candidats nont pas tenu compte des consignes. Par exemple, lorsquil est prcis dans le sujet quune introduction et une conclusion ne sont pas exiges, il ne faut pas en faire car cest une perte de temps compltement inutile. Dautre part, lintitul des questions doit tre lu attentivement de faon pouvoir y rpondre le plus prcisment possible.

Dune manire gnrale, le jury a pu noter un manque cruel de connaissances naturalistes (exemples : organisation du plant de mas, caractristiques des organes, modalits de pollinisation) et de connaissances prcises par rapport lattendu (mcanismes, rgulations). Les analyses de rsultats sont souvent succinctes, superficielles, sans plan et sans logique et conduisent des conclusions floues ou des schmas par ailleurs connus mais pas rellement mis en place par le raisonnement.

Manifestement, de nombreux candidats ont fait des impasses compltes : des pans entiers du programme ne sont pas connus et les questions correspondantes ne sont pas traites (cycle de Puccinia par exemple). Le jury rappelle quil nexiste aucune rgle dalternance des thmes dune anne sur lautre. 3 - Les attentes du jury, les prestations des candidats PARTIE I : DE LA SEMENCE A LA PLANTE Question 1-1 Nom et particularits de ces semences Les attentes du jury

Il sagissait dans cette question de prciser le nom de la semence du mas (caryopse, fruit sec indhiscent dont les tguments de la graine sont souds au pricarpe) puis de lgender, sur le document 1, une coupe de caryopse de mas observe en coupe longitudinale. Les lgendes attendues taient les suivantes : (1) Albumen (2) Couche aleurone = Cellules aleurone (3) Pricarpe + Tguments (4) Pricarpe + Tguments (5) Albumen (6) Cotyldon = Scutellum (7) Coloptile (8) Premire feuille = gemmule (9) Apex caulinaire (10) Radicule (11) Colorhize. La prestation des candidats Trs peu de candidats ont russi obtenir la totalit des points pour cette question trs classique. La qualit de fruit de la semence du mas nest en gnral pas connue.

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Questions 1-2

Les attentes du jury Cette seconde question, qui visait expliciter les mcanismes physiologiques de la germination du caryopse du

mas, reposait sur linterprtation dune exprience. a) Qu'est-ce qu'un sucre rducteur? Outre la dfinition de ce terme (sucre simple prsentant une fonction rductrice de type aldhyde ou ctone et cdant des lectrons dans une raction doxydo-rduction), il tait demand un exemple de sucre rducteur (glucose ou fructose). b) Comment peut-on mettre en vidence les sucres rducteurs et quel est le principe de ce dosage? Le principe de la mise en vidence repose sur lutilisation du test la liqueur de Fehling. La liqueur de Fehling est une solution renfermant des ions cuivre II (Cu2+), de couleur bleue en milieu basique. A chaud, en prsence dune substance rductrice, la liqueur de Fehling donne un prcipit rouge doxyde cuivreux. Les candidats ayant indiqu limportance des ions cuivre, ou ayant mentionn lquation de la raction doxydorduction, ou encore ayant prcis que la raction nest pas spcifique des sucres rducteurs, se sont vus attribuer un bonus pour cette question. c) Quelles hypothses lanalyse de ces rsultats permet-elle dmettre sur le processus de germination chez le mas ?

Linterprtation de lexprience prsente permettait dmettre des hypothses sur la germination du carypose de mas. Lorsquon place des graines sans embryon sur une bote de Ptri contenant de leau seulement (bote n1 = tmoin), il ny a pas apparition de sucres rducteurs. Il ny a donc pas de sucres rducteurs prsents initialement dans la bote de Ptri et pas de sucres rducteurs dans la graine (ils auraient diffus dans le milieu). Si on place des graines sans embryon sur un milieu contenant des gibbrellines (GA) (bote n2), il y a apparition de sucres rducteurs. Une premire hypothse peut tre pose : les sucres rducteurs proviennent de la graine et sont probablement issus de lhydrolyse de lamidon contenu dans lalbumen (le doc 1A montre la coloration de lalbumen par le lugol). GA doit donc activer des enzymes permettant lhydrolyse de lamidon (-amylase) et/ou dclencher leur biosynthse. Dans les botes n 4 et 5, en prsence dinhibiteurs de la transcription (actinomycine D) et de la traduction (cycloheximide), il n'y a pas formation de sucres rducteurs donc GA doit dclencher la synthse d-amylase (seconde hypothse). L'acide abscissique (ABA) est un antagoniste des gibbrellines (bote n3).

d) Quelles expriences complmentaires vous permettraient de tester ces hypothses et de dterminer lorigine de GA en absence dapport exogne ?

Plusieurs expriences complmentaires pouvaient tre proposes : dosage de la quantit de sucres rducteurs (en augmentation) et de la quantit damidon (en diminution) au cours du temps ; dosage de la quantit d-amylase au cours du temps (western blot) ; faire varier les concentrations en ABA et GA (boite n3) pour tester l'effet antagoniste de ces deux phytohormones.

Pour dterminer lorigine de GA, il serait possible de ritrer lexprience prsente dans lnonc mais avec des graines imbibes entires et sans apport de GA exogne. Dans cette situation, la prsence de sucres rducteurs pourrait montrer que la production de GA est lie la prsence de l'embryon. Une autre exprience envisageable serait dexprimenter sur des graines non imbibes mais avec embryon. Labsence de sucres rducteurs dans ce cas montrerait la ncessit de limbibition. e) A partir de ces rsultats et de vos connaissances, vous prsenterez, sous forme dun schma lenchanement des vnements permettant la mobilisation des rserves chez le mas.

Il sagissait de montrer, laide dun schma uniquement, lenchanement des vnements permettant la mobilisation des rserves dans le carypose du mas. Sur le schma demand devaient apparatre les points suivants : entre deau dans le carypose, synthse de gibbrelline dans lembryon, diffusion de la gibbrelline vers la couche aleurone, prsence de rcepteurs la gibbrelline dans les cellules de la couche aleurone, induction de la transcription de l-amylase, production d-amylase, hydrolyse de lamidon en glucose, activation de la -amylase, induction de protases, dgradation de protines de rserve, acides amins utilisables. Un exemple de schma attendu est prsent ci-aprs.

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La prestation des candidats

Les schmas prsents dans les rponses cette question taient souvent incomplets voire errons dans bien des cas. Dans certaines copies, les explications sur la mobilisation des rserves dans le caryopse du mas ont t apportes sans schma et sous forme de texte ce qui valait 0 pour cette question. Question 1-3 Donnez, en le justifiant, un titre aux documents 2B, 2C et 2D et prcisez, partir des caractristiques morpho-anatomiques visibles sur le document 2, la position systmatique du mas. Les attentes du jury

Par lobservation de coupes microscopiques (prsentes dans les documents 2B, 2C, 2D), cette question permettait de vrifier les connaissances en morpho-anatomie vgtale des candidats. Les documents 2B, 2C et 2D correspondaient respectivement des coupes transversales de feuille, tige et racine observes en microscopie optique sous coloration au carmino-vert. La prcision du type de microscopie (optique) et de coloration (carmino-vert) tait souhaite. Chaque diagnose dorgane devait tre justifie par au moins un argument directement issu de lobservation des coupes prsentes dans le document 2. Sur le document 2B, la superposition du xylme I et du phlome I (avec symtrie bilatrale) ou la prsence dun msophylle limit par deux pidermes permettait de conclure la prsence dune feuille. La diagnose de la tige (document 2C) pouvait se justifier par lexistence dune corce moins dveloppe que le cylindre central (stle) ou la prsence dune symtrie axiale avec superposition du xylme I et du phlome I. Enfin, la diagnose de la racine (document 2D) tait justifiable par lun des critres anatomiques suivants : corce plus dveloppe que cylindre central (stle) ou xylme et phlome alterns ou encore la diffrenciation centripte du xylme I. Toujours partir du document 2, il tait ensuite demand de dduire la position systmatique du mas. Les mots cls Angiospermes Monocotyldones taient attendus. Lobservation dinflorescences sur le document 2A permettait de justifier lappartenance du mas aux Angiospermes . Le caractre Monocotyldone du mas devait tre justifi par plusieurs critres anatomiques : plus de 8 ples ligneux, endoderme en U, zone subreuse (coupe racine) ; prsence de faisceaux libro-ligneux sur plusieurs cercles concentriques, xylme enveloppant en V (coupe tige) ; nervures parallles, msophylle homogne (coupe feuille). Lappartenance du mas la famille des Poaces ntait pas attendue car aucun critre ntait directement observable sur le document 2. La prestation des candidats

Cette question faisant appel des comptences naturalistes a t plutt globalement mal traite par une majorit de candidats. Les fondamentaux en anatomie et histologie vgtales semblent fragiles.

H2O

GA3

amylase amylase

Couche aleurone (rserves protiques)

Albumen Amidon

Maltose

Glucose

GA + rcepteur

Transcription gnes Protases

Synthse amylase Dgradation des protines de rserve

Acides amins

+ +

Scutellum

Radicule

Apex

Pricarpe + tgument

EMBRYON

amylase inactive

amylase active

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PARTIE 2 : LE MAIS, UNE PLANTE EN C4

Question 2-1-a Assimilation du CO2 chez le mas Les attentes du jury

Il sagissait dans cette partie de dcrire le mtabolisme photosynthtique des plantes en C4 et ses avantages, en utilisant les documents prsents. La question imposait que les candidats dgagent de ces documents les points essentiels permettant de montrer, en particulier, les avantages de ce mtabolisme par rapport au mtabolisme en C3. Les documents pouvaient tre analyss dans un premier temps mais il fallait y revenir dans lexpos. ANALYSE DES DOCUMENTS Le document 3A illustrait leffet de la concentration en CO2 sur la photosynthse nette de feuilles de mas (plante C4) et de betterave (plante C3). Une dfinition prcise de la photosynthse nette tait attendue. Dautre part, il convenait de comparer les points de compensation (concentration pour laquelle la photosynthse nette est nulle c'est--dire que la photosynthse compense la respiration et ventuellement la photorespiration) des deux types de plantes : plus faible dans le cas du mas. Enfin, il fallait noter que, quelle que soit la concentration en CO2 (jusqu 650 ppm si on extrapole), les plantes en C4 ont une activit photosynthtique suprieure celle des plantes C3 et montrent une saturation partir de 200 ppm de CO2. Le document 3B prsentait leffet de la temprature sur le rendement quantique de plantes C3 et C4. Le rendement quantique des plantes C4 est constant pour des tempratures comprises entre 12 et 37C alors quil diminue quand la temprature augmente dans le cas des plantes C3. Lefficacit des plantes C3 diminue donc avec la temprature. Le document 3C montrait leffet de la temprature sur la solubilit de lO2, du CO2 et sur le rapport O2/CO2. Lorsque la temprature augmente la solubilit des gaz diminue. Cependant, la solubilit du CO2 diminue plus fortement que celle de l'O2 donc il y a augmentation du rapport O2/CO2. Le document 3D correspondait une coupe de feuille de mas observe en microscopie lectronique. Ce document, quil fallait lgender (question 2-1-b), permettait de montrer lexistence de 2 types de cellules et dvoquer la sparation spatiale de lassimilation du CO2 dans le cas du mtabolisme en C4. ASSIMILATION : Il convenait de raliser un schma correct montrant les 2 types de cellules impliques. Dans les cellules du msophylle : PEP + HCO3- ---> OAA + Pi, raction catalyse par la PEP carboxylase. Le premier produit synthtis est une molcule 4 atomes de carbone (do le nom de mtabolisme C4). OAA + NADPH ---> Malate. Le malate synthtis dans les cellules du msophylle passe dans les chloroplastes des cellules de la gaine privasculaire. Passage par les plasmodesmes. Dans cellules de la gaine : chloroplastes dpourvus de granums donc de PS2. Malate + NADP+ ---> Pyruvate + CO2 + NADPH, H+ La paroi des cellules de la gaine est trs peu permable au CO2 ; celui-ci s'y accumule donc, ce qui explique la saturation observe dans le document 3A. Le CO2 entre dans cycle de Calvin grce la Rubisco prsente dans ces plastes. Le pyruvate retourne dans les cellules du msophylle o il servira rgnrer le PEP. Il fallait montrer limportance des gradients de concentrations permettant la circulation des molcules entre les 2 types de cellules et prciser que le cot nergtique de la rduction d'un CO2 est suprieur de 2 ATP celui du mtabolisme C3. Le mtabolisme C4 prsente pourtant des avantages. AVANTAGES : Lexploitation des documents 3A, 3B et 3C tait attendue. Le mcanisme de concentration du CO2 dans les cellules de la gaine et la suppression de la production d'oxygne dans les chloroplastes agranaires de ces cellules augmentent le rapport CO2/O2 et favorisent la fonction carboxylase de la Rubisco. Il y a donc absence de photorespiration, d'o le faible point de compensation (Doc 3A). Dautre part, les plantes C4 ont une temprature optimale suprieure (30 45C) celle des plantes C3 (20-25C). Cette diffrence est due la stabilit accrue de certaines enzymes du cycle C4 (PEPCase) la temprature. Laugmentation du rapport O2/CO2 avec la temprature (Doc 3C) favorise la fonction oxygnase de la Rubisco chez les plantes C3, donc contribue diminuer leur rendement quantique, mais naffecte pas les C4 (Doc 3B), chez lesquelles existe un mcanisme de concentration du CO2. Ce mcanisme permet dautre part de maintenir un faible degr d'ouverture des stomates donc de rduire la transpiration (notion davantage comptitif). Ces plantes sont adaptes aux milieux chauds et lumineux. Notion d'avantage comptitif.

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De nombreuses erreurs inadmissibles ont t rencontres. Si les documents ont t analyss (parfois beaucoup trop longuement) ils ont trs mal t exploits. La plupart des candidats nont pas parl des avantages du mtabolisme en C4 et ceux qui lont fait se sont rarement appuys sur les documents. Mme dans les meilleures copies, le schma exig tait trs rarement complet et la confusion C4/CAM a t souvent observe.

Cette partie visait aussi tester les capacits de rdaction des candidats ; le jury a donc attribu des points de forme cette question, prenant en compte la pertinence du plan suivi, de lintroduction et de la conclusion (qui taient demandes). Trs souvent la rdaction tait inutilement longue donc confuse, les ides ntaient pas clairement organises, lintroduction et la conclusion rduites une phrase. Cette partie du sujet sest rvle slective. Question 2-1-b Lgendes du document 4D Les attentes du jury (1) Cellule de la gaine privasculaire ; (2) Chloroplaste agranaire ; (3) Cellule du msophylle ; (4) Chloroplaste granaire. La prestation des candidats Seuls 35% des candidats ont reconnu les 2 types de cellules, ce qui est trs dcevant pour une notion aussi classique ; 10% des candidats seulement voient les chloroplastes agranaires dans les cellules de la gaine privasculaire. PARTIE III : FLORAISON ET FECONDATION Questions 3-1)

a) Reprsentez sous forme de 2 diagrammes floraux une fleur dArabidopsis et une fleur de Zea mays WT au premier stade de formation (vous vous aiderez du document 4).

Les attentes du jury Les diagrammes floraux des fleurs dArabidopsis thaliana (Brassicace) et de Zea mays (Poace) taient demands. Pour le diagramme floral de la fleur de mas, les candidats devaient avoir dduit, laide du document 4, quau premier stade de formation, les fleurs de mas sont hermaphrodites et prsentent ainsi des tamines et un pistil.

b) Reprsentez de faon schmatique le modle ABC en prcisant le nom et la localisation des gnes homotiques qui contrlent ldification des diffrents organes chez Arabidopsis.

Les attentes du jury Ldification des organes floraux chez Arabidopsis thaliana est sous la dpendance de gnes homotiques constituant le modle dit ABC. Les gnes de la fonction A (Apetala 1 et Apetala 2) sexpriment sur les verticilles 1 et 2 de la fleur. Les gnes de la fonction B (Apetala 3 et Pistillata) sexpriment sur les verticilles 2 et 3. Enfin, les gnes de la fonction C (Agamous) sexpriment sur les verticilles 3 et 4. La fonction A seule est lorigine des spales de la fleur. Les fonctions A et B des gnes concerns expriment les ptales. Les fonctions B et C mettent en place les tamines. Enfin, la fonction C seule permet le dveloppement du carpelle. Outre le schma demand, un bonus tait attribu aux candidats ayant mentionn les gnes de la classe D et E (modle ABCDE) mais il a t trs rarement attribu.

Diagramme floral dArabidopsis thaliana

(Brassicace)

Diagramme floral de Zea mays

(Poace)

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En admettant que ce modle sapplique dans le cas du mas quel serait le mode daction du gne Silky-1? Justifiez.

Les attentes du jury

Si le modle ABC s'applique dans le cas du mas, la fonction A sera responsable de la formation des glumelles (quivalent des spales chez les Poaces). L'expression des gnes de la fonction A et des gnes de la fonction B permettra la formation des glumellules (quivalent des ptales). Lexpression des gnes de la fonction B et des gnes de la fonction C formera les tamines. Enfin, lexpression des gnes de la fonction C seule engendrera le pistil. Chez le mutant, les tamines sont remplaces par des pistils. De mme, les glumellules sont remplaces par des glumelles. Tout se passe donc comme si la fonction B ne s'exprimait pas. Le gne Silky-1 est donc un gne de la fonction B.

Verticille 1 Verticille 2 Verticille 3 Verticille 4

A A+B B+C C

Glumelle Glumellule Etamine Carpelle

Verticille 1 Verticille 2 Verticille 3 Verticille 4

A A C C

Glumelles Glumelles Carpelle Carpelle

La prestation des candidats Si une bonne partie des candidats est arrive la conclusion que Silky 1 tait un gne de la classe B, trs peu y sont arrivs par un raisonnement construit.

Gnes de la fonction C

Gnes de la fonction A

Gnes de la fonction C

Gnes de la fonction A

Gnes de la fonction B wt

Mutant silky-1

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Questions 3-2 a) Dfinissez les termes dpi et de panicule

Les attentes du jury

Les dfinitions des termes pi et panicule taient demandes. Un pi est une inflorescence croissance indfinie avec des fleurs fixes directement sur laxe principal de linflorescence (fleurs sessiles). Une panicule est une grappe d'pillets. La prestation des candidats

Le manque de connaissances botaniques des candidats ressort ici aussi. Si beaucoup connaissent, peu prs, le terme dpi, peu sont capables de dfinir une panicule. b) A partir des donnes du document 4, proposez un rle pour chacun des gnes prsents Les attentes du jury

Le document 4 prsentait des photographies obtenues par microscopie lectronique balayage, montrant une inflorescence terminale (donc mle) et une inflorescence axillaire (donc femelle) de mas un stade prcoce de dveloppement et un stade plus avanc. Il sagissait ici de proposer un rle pour un certain nombre de gnes en utilisant la fois les photographies et les donnes du texte les accompagnant. Les photographies correspondant au premier stade de dveloppement montraient clairement la prsence dbauches d'tamines et de pistil au niveau des inflorescences terminales comme des inflorescences axillaires. A un stade plus avanc, en revanche, seules les tamines se dveloppent dans linflorescence terminale (mle) et seul le pistil se dveloppe dans le cas de l'inflorescence axillaire (femelle). Dans le cas du mutant ts il tait prcis dans le texte que la panicule terminale (inflorescence mle) est remplace par un pi terminal (inflorescence femelle). Il tait donc possible de conclure que chez le mutant ts, le pistil des fleurs qui auraient d tre mles s'est dvelopp. Ainsi lexpression des gnes ts (en particulier ts2) pourrait tre responsable du non dveloppement du pistil dans les fleurs mles. Les gnes dwarf et anther ear, eux, ne s'expriment que dans les tamines des fleurs E (femelles). Il tait donc possible de proposer que lexpression de ces gnes empche les tamines de se dvelopper dans les fleurs femelles. La prestation des candidats

Le rle des gnes dwarf, anther ear et ts a t peru correctement par la plupart des candidats. Certains ont rsum ces rles sous forme dun schma, ce qui a t apprci. Un point cependant na t que peu trs peu discut dans les copies et, de ce fait, na pas t pris en compte dans la notation. Le texte prcisait en effet que les gnes ts s'expriment dans les fleurs mles comme dans les fleurs femelles (E) ; l'expression de dwarf, anther ear et ts dans la fleur E2 (deuxime fleur de lpillet) peut expliquer que celle-ci dgnre compltement (le texte prcisait que seule la fleur E1 persiste dans lpillet mature). Dans le cas de la fleur E1, bien que le gne s'exprime, la protine TS2 est absente. Il doit donc exister un mcanisme empchant la traduction de l'ARNm TS2, ce qui permet au pistil de la fleur E1 de se dvelopper. A noter : la formation des fleurs unisexues du mas est un exemple de mort cellulaire programme. Questions 3-3

a) En vous appuyant sur des exemples de votre choix, vous dcrirez les diffrents mcanismes favorisant lautogamie et lallogamie, chez les Angiospermes, en rappelant les avantages et inconvnients de ces 2 types de fcondation Les attentes du jury Cette question, sans difficult particulire, sintressait aux mcanismes dautogamie et dallogamie au cours de la reproduction sexue des Angiospermes. Outre les mcanismes concerns attendus, il tait demand dillustrer le propos laide dexemples concrets. Pour lautogamie, plusieurs mcanismes taient attendus : lautogamie obligatoire pour les espces clistogames (fleurs ne souvrant jamais maturit comme les fleurs de fin de saison chez la violette), les fleurs ouverture tardive (exemple du bl, du lin) et lautogamie favorise par les caractres morpho-anatomiques de la fleur. Pour ce dernier mcanisme, de nombreux exemples pouvaient tre cits : les Astraces avec la soudure des tamines par leurs anthres (le style se dveloppe en passant travers les anthres et se recouvre de grains de pollen), les Malvaces (styles portant les stigmates en hauteur, au dessus du tube staminal et ont la capacit de se recourber vers le bas, faisant entrer en contact stigmates et anthres). Lautogamie favorise par lexistence de fleurs hermaphrodites (72% des angiospermes) et par la faible dispersion du pollen (moins de 4 m dans 90% des cas) pouvait tre aussi aborde. Les avantages et inconvnients de lautogamie devaient tre aussi prciss. Plusieurs avantages lautogamie pouvaient tre abords. Les plantes autogames produisent peu de pollen et vitent ainsi le gaspillage dnergie pour la plante. On peut aussi voquer lindpendance des plantes autogames vis vis des insectes pollinisateurs et autres

31

vecteurs de pollinisation ce qui permet la colonisation de milieux o la vie est parfois difficile telles que les zones arctiques ou de hautes montagnes ; cest alors une assurance de se reproduire. Lautogamie favorise aussi la polyplodie donc les phnomnes de spciation. Lautogamie est un caractre qui a t slectionn chez les plantes cultives pour la production de graines conformes au gnotype parental. Parmi les inconvnients inhrents lautogamie, on peut citer la diversit gntique limite, la sensibilit aux pathognes et la dpression de consanguinit des plantes autogames. Les mcanismes dallogamie sont plus nombreux que les prcdents et plus diversifis. Lallogamie seffectue cause dobstacles lautogamie : - des obstacles morpho-anatomiques : la diocie (silne dioque, peuplier), lherchogamie : barrire mcanique (cas des Orchidaces chez lesquelles le rostellum empche les pollinies de rencontrer les stigmates ou cas de liris dans lequel lensemble style-stigmate spare les tamines de la zone rceptive du stigmate), lhtrostylie de la primevre. - des obstacles physiologiques : la protandrie (Astraces, Apiaces, Campanulaces), la protogynie (nombreuses Poaces, Brassicaces). - des obstacles gntiques : la strilit mle (incapacit produire du pollen fcondant), les incompatibilits gamtophytique (Solanaces comme le tabac) et sporophytique (Brassicaces comme le chou). Dans le cas des plantes allogames le problme principal est celui du transport du pollen (= allopollen). Il existe des adaptations florales aux diffrents types de vecteurs de faon favoriser lallogamie : exemple : vent (anmogamie) : tamines pendantes et stigmate plumeux des Poaces, oiseaux (ornithogamie), insectes (entomogamie), mammifres (chauve-souris) (chiroptrogamie) ainsi que des attraits optiques des fleurs (mimtisme des orchides, couleur, forme), des attraits olfactifs et la production de nectar abondant. Le principal avantage li lallogamie est le maintien de lhtrozygotie. Linconvnient majeur rside en la dpendance vis vis des vecteurs de pollinisation.


Cette question, trs moyennement traite, a confirm les faibles connaissances naturalistes des candidats puisque trs peu dexemples ont t apports pour illustrer lautogamie et lallogamie.

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Questions 3-3 b) Vous dcrirez, laide de schmas lgends, les aspects morphologiques de la transformation de la fleur

en fruit chez une Angiosperme de votre choix Les attentes du jury Sous la forme dun schma lgend avec titre, il tait demand de prciser les aspects morphologiques de la transformation de la fleur en fruit chez une angiosperme au choix du candidat. Sur le schma, il fallait absolument faire apparatre les correspondances entre les diffrentes parties de la fleur et les diffrentes parties du fruit ; en particulier : Paroi ovaire Pricarpe - Epiderme externe Epicarpe - Parenchyme Msocarpe - Epiderme interne Endocarpe - Ovule Graine - Restes d'autres pices florales. Un titre avec le nom despce devait aussi accompagner le schma.


Certains candidats nont pas fait le schma demand (ce qui valait 0 la question dans ce cas) et ont dcrit la transformation de la fleur en fruit sous la forme de texte. Dautres encore ont produit des schmas trs pauvres en lgendes et sans faire correspondre les diffrentes parties de lovaire avec les zones du fruit.

PARTIE IV: Rendement des cultures et interactions biotiques

Question 4-1 Les attentes du jury Le document 5 prsentait des rsultats obtenus sur des mas inoculs ou non avec Azospirullum sp. Son exploitation, volontairement non guide, ncessitait une aptitude relier entre elles des informations diverses. Le jury attendait un minimum de prcisions quant la nitrognase (enzyme que l'on trouve chez certaines bactries permettant la fixation du diazote atmosphrique), ventuellement la raction catalyse par cette enzyme et la raison pour laquelle on dtermine son activit en mesurant la rduction de lactylne (triple liaison comme dans la molcule de diazote). Document 5A : Aprs 6 semaines les plantes contrle ne prsentent aucune bactrie la surface racinaire, et aucune activit nitrognase nest dtecte au niveau des racines. Ceci montre qu'il n'y avait pas de bactries de type Azospirillum dans le sol avant le dbut de l'exprience (cela permet dviter de striliser le sol avant le dbut de lexprience, ce quil aurait fallu faire pour tre trs rigoureux). Dans le cas des mas inoculs, des bactries sont fixes la surface des racines et on peut dtecter une activit nitrognase. L'activit nitrognase au niveau racinaire est donc due lactivit des bactries fixes sur les racines. Cela permettait de conclure que Azospirillum est diazotrophe. Cette activit nitrognase s'accompagne d'une augmentation (55%) du poids sec des racines aprs 6 semaines de croissance : une meilleure nutrition azote (prsence de bactries diazotrophes fixant le N2 et librant du NH3 au niveau des racines) va permettre une croissance plus rapide. Avec des racines plus dveloppes la nutrition hydrique et minrale est meilleure, ce qui va d'autant plus acclrer la croissance des parties souterraines mais aussi des parties ariennes. Document 5B Une exprience similaire a t ralise avec une autre souche. La prsence de bactries augmente la photosynthse (ramene la mme unit de surface foliaire) d'un facteur 3 (NB: on ne pouvait donc pas invoquer ici une plus forte surface foliaire). Ceci montre la relation qui existe entre nutrition azote et photosynthse. Quand la nutrition azote est meilleure, il y a formation de plus de matire sche avec, entre autres, plus de molcules azotes telles que les protines (RUBISCO par exemple) mais aussi les pigments. D'autre part, le rendement des cultures est plus lev en prsence des bactries (32% de grains supplmentaires et grains 47% plus lourds). Ceci montre que la nutrition azote joue un rle important aussi au moment de la formation des grains. Les fruits sont des organes-puits puissants et les photoassimilats sont principalement dirigs vers les fruits. Une photosynthse plus importante va donc permettre un meilleur remplissage des grains. NB : le nombre dpis par pied ntant pas prcis les candidats pouvaient discuter de lamlioration ou non du rendement aprs inoculation avec la souche sp29. Avec sp29, on peut avoir plus de grains par pi mais moins d'pis par pied, donc rendement identique celui du contrle. La prestation des candidats Les documents nont pas t analyss de faon rigoureuse et beaucoup de candidats ont considr demble que Azospirullum formait des nodosits racinaires. Or, bien que Azospirillum fasse partie de la mme famille que Rhizobium cette bactrie nentrane pas la formation de nodosits sur les racines de mas. Elle fait partie des PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria), bactries de la rhizosphre qui stimulent, de faon directe ou indirecte, la croissance des

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plantes. Azospirillum stimule la croissance en favorisant la nutrition azote (utilisation de N2 et libration de NH3 au niveau des racines) mais aussi en scrtant de lauxine. Question 4-2a-Cycle de dveloppement de Puccinia sorghi Les attentes du jury Le cycle de Puccinia sorghi (identique celui de P. graminis dont la connaissance est attendue) devait tre prsent sous forme de schma(s) correctement lgend(s). Sur ce(s) schma(s) devai(en)t apparatre au minimum : Printemps : Des basidiospores + ou - (haplodes) sont dposes sur feuille dOxalis. Pntration dans la feuille et formation dun myclium haplode (+ ou -) qui dveloppe des pycnides (=spermogonies) sur la face suprieure de la feuille. Chaque spermogonie (+ ou suivant la basidiospore dorigine) produit des spermaties (= pycnidiospores). Lorifice de la spermogonie est entour de filaments qui portent des gouttelettes de nectar et dhyphes rceptives. Les insectes, attirs par le nectar transportent des spermaties dune spermogonie lautre. Si une spermatie + entre en contact avec une hyphe rceptive ou vice versa, la plasmogamie (fusion des cytoplasmes) a lieu. Des hyphes dicaryotiques (n + n) se forment alors et donneront, principalement sur la face infrieure des feuilles, des cidies qui produisent des chanes dcidiospores dicaryotiques. Et : Les cidiospores libres vont infester le mas. Chaque cidiospore est lorigine dun myclium dicaryotique qui se dveloppe dans la feuille de mas et qui produit des urdospores dicaryotiques runies en zones oranges appeles urdies. Les urdospores sont produites pendant tout lt et rinfectent le mas (multiplication vgtative). Dbut de lautomne : Les urdies orange deviennent noires et se transforment en tlies avec des tleutospores dicaryotiques bicellulaires. Trs vite aprs la formation des tleutospores, les 2 noyaux fusionnent (caryogamie). Les tleutospores passent lhiver ltat diplode. Dbut du printemps : chaque cellule de la tleutospore subit la miose. Les noyaux migrent dans des basides courtes qui mergent de chaque cellule ; des cloisons se forment entre chaque noyau. Les noyaux migrent enfin dans les strigmates qui donneront des basidiospores. La prestation des candidats Ce cycle est trs mal connu. Trs peu de candidats ont t capables de prsenter un schma complet. Le jury rappelle aux candidats quils peuvent tre interrogs sur tous les points du programme. Question 4-2b-Principe de la transformation par Agrobacterium. Les attentes du jury Il sagissait de montrer laide dun ou de deux schmas les deux tapes de la transformation : obtention dune bactrie transforme et intgration du transgne et la rgnration dune plante transgnique partir de cellules transformes. Sur ce(s) schma(s) devaient apparatre les points essentiels suivants : Obtention dune bactrie transforme : Plasmide Ti dsarm avec origine de rplication, zone de virulence (gne vir), ADN-T avec bordures gauche et droite. Entre les 2 bordures sont introduits: gne(s) dintrt, gnes de slection (rsistance un antiobiotique) qui sexprimeront dans la bactrie ou dans la cellule vgtale. Introduction du plasmide transform dans Agrobacterium. Slection des recombinants aprs talement sur antibiotique. Intgration du transgne : Culture de la bactrie recombinante ; Co-culture bactrie / vgtal ; Induction des gnes VIR (blessure, composs p phnoliques) ; Copie simple brin de lADN-T ; Transfert ADN-T dans la cellule vgtale et intgration dans le noyau par recombinaison non homologue. Repiquage avec dautres antibiotiques pour liminer Agrobacterium. Induction hormonale (AIA/Cytokinine) de la formation de cals en culture in vitro. Slection des cals transgniques grce au gne de slection ou un gne rapporteur (GUS). Rgnration de la plante : induction caulogense (balance cytokinines/AIA) et rhizogense (balance AIA/sucres). La prestation des candidats La plupart des candidats se sont contents de dcrire trs vaguement lintgration du transgne sans expliquer comment ce transgne tait obtenu. Les schmas et explications sont souvent confus et trs imprcis. Cette partie montre un trs faible niveau de connaissance dans ce domaine, pourtant dactualit. Le dtail du rle des gnes vir ntait pas exig mais les rares copies qui le mentionnaient ont t valorises. CONCLUSION Les attentes du jury

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En guise de conclusion, le jury attendait des candidats quils prsentent les bnfices agronomiques de la culture de mas Bt par rapport dautres varits, ainsi que les risques biologiques quil faut valuer avant de pratiquer cette culture. Bnfices agronomiques du mas Bt : augmentation du rendement, diminution de la charge de travail, diminution de la pollution ... Risques biologiques du mas Bt : flux du transgne, risque dinvasion du vgtal transgnique, modification de la faune et des micro-organismes de la rhizosphre, risques sanitaires ventuels ... La prestation des candidats Les OGM constituent un sujet dactualit et cette question devait permettre aux candidats de lister un certain nombre dides sur ce thme. La majorit dentre eux a une assez bonne vision des bnfices et des risques de ces organismes. Cependant le jury regrette labsence de remarques pertinentes dans un certain nombre de copies : certains candidats semblent mmes incapables de traiter cette question de faon rationnelle ( OGM = cancers ). Notes sur 20 obtenues par les candidats au CAPES

CAPES Prsents Admissibles Moyenne 6,99 11,33 Ecart-type 4,06 2,54

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Refuss

Admissibles

Note de biologie sur 20

Effectif

35

Notes sur 20 obtenues par les candidats au CAFEP

CAFEP Prsents Admissibles Moyenne 6,26 10,99 Ecart-type 3,68 2,08

36

IM

PR

IM

ER

IE N

ATION

ALE

1

0 03

32

Da

pr

s d

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men

ts f

ou

rnis

39

B

EBE SVT 2

Tournez la page S.V.P.40

Tournez la page S.V.P.42

DOCUMENT 1

Arbaron

Croix de FerColonney

Luzier

Ti

Ti

Ur

Ur : Urgonien (Crtac inf.)

Ti : Tithonien (Jurassique sup.) 500 m

Ur

NW SE

EBE SVT 2

C45

DOCUMENT 2

Archipel des les Hawaii

kmmgal

topographieanomalie gravimtrique lair libre

200 kmN

Oahu

KauaiHawaii

Loihi

-160 -50 59 170 280 3903,41,5-0,3-2,2-4,0-5,9

A B

EBE SV

T 2

D

46

DOCUMENT 3

DOCUMENT 4

250

200

150

100

50

0 1 2

1- 3(MPa)

%

T = 25C= rupture

RR

250

200

150

100

50

0 0,5 1 2 3

1- 3(MPa)

3 = 100 MPa

3 = 35 MPa

3 = 10 MPa3 = 0,1 MPa

%

3 40 MPa= rupture

400

300

200

100

2 4

1- 3(MPa)

%

6 8 10

R

R

300C

500C

600CDOCUMENT 5

EBE SVT 2

E47

EBE SVT 2

F48

DOCUMENT 7

lois de fluage pourdiffrents matriaux

profondeur(km)

1- 3(MPa)

granite

quartzit

e

marbre

dolrite

dunite

olivine

loi de Byerlee

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

200 400 600 800 1000 1200 1400

EBE SVT 2

G49

DOCUMENT 8

EBE SVT 2

H50

CU

MEN

T 9A

DO

CU

MEN

T 10

2 km

DO

CU

MEN

T 10

DO

CU

MEN

T 9A

I

EBE

SVT

2

51

Lgende de la carte gologiquedAnnecy - Bonneville 1/50 000

DO

CU

MEN

T 9B

EBE

SVT

2 J

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NE

RIE

N

CR

IRE

DA

NS

CE

CA

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Concours :



NOM :





EBE SVT 2

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CU

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T 11

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NW

SE20

km

secondes (temps double)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

0

10 0332 K et L ano 21x35.indd 110 0332 K et L ano 21x35.indd 1 23/02/2010 08:11:4523/02/2010 08:11:45

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NE

RIE

N

CR

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DA

NS

CE

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Concours :



NOM :





EBE SVT 2

L

10 0332 K et L ano 21x35.indd 310 0332 K et L ano 21x35.indd 3 23/02/2010 08:11:4823/02/2010 08:11:48

54

DOCUMENT 13

Nice

Lyon

FRO

NT

ALPI

NFR

ONT D

U JU

RA

Zurich

Milan

MER MEDITERRANEE

0 50 100 km

chevauchements

zone en surrection

zones internes

sens de dcrochement

failles normales

extension

extensionmultidirectionnelle

MassifCentral

Vosges FortNoire N

EBE SVT 2

M55

Corrig du sujet de gologie du CAPES- session 2010 Ce corrig a pour but de donner un large aperu des informations portes par les diffrents documents et des attendus du sujet. La grille de correction a t tablie en fonction de ces attendus. Le sujet de gologie propos aux candidats lors de la session 2010 tait consacr aux dformations de la lithosphre. Il tait demand de construire un expos autour de trois grands thmes : (1) une analyse de quelques dformations observables en domaine continental ou ocanique qui permettait de dfinir des objets de la dformation ; (2) une tude de la rhologie des roches de la lithosphre et, en particulier, les relations contrainte - dformation ; (3) une rflexion sur la place de ces dformations dans lhistoire spatio-temporelle dune chane de montagnes.

La lithosphre est une couche superficielle du globe, constitue de la crote (continentale ou ocanique) et dune partie du manteau suprieur ; elle est caractrise par sa rigidit et sa mobilit sur lasthnosphre sous-jacente. Son paisseur est souvent importante en domaine continental (120 150 km) ; par contre celle-ci est plus modeste et dpendante de son ge en domaine ocanique (e = a.t1/2). Le concept de plaque peut dailleurs tre associ celui de lithosphre ; la plaque est une calotte lithosphrique, indformable en premire approximation, en mouvement sur lasthnosphre de moindre viscosit en raison de la convection mantellique. Le plus souvent, les dformations sont en bordure de plaques (= frontires de plaques divergentes / convergentes / coulissantes), mais aussi en domaine intraplaque. Cette apparente contradiction entre le caractre indformable dune plaque et ltude des dformations de la lithosphre permettait dintroduire le sujet en montrant la ncessit dune approche passant par la localisation, lobservation et la description des objets de la dformation. Lanalyse de ces dformations ncessite ensuite une tude de la rhologie des matriaux constitutifs de la lithosphre, en particulier ltablissement du profil rhologique de la lithosphre continentale. Enfin, ces dformations peuvent tre replaces dans la structuration spatiale de la chane alpine et dans son histoire temporelle. La dfinition de la lithosphre associant la crote une partie du manteau suprieur est gnralement connue ; plus rares sont les candidats qui en profitent pour aborder ses proprits thermiques et mcaniques, proprits situes pourtant au cur du problme de la dformation. La lithosphre est une enveloppe superficielle rigide par rapport lasthnosphre sous jacente qui accommode le mouvement des plaques. Thme 1 : Quelques tmoins de la dformation lithosphrique Document 1 : Lca dformation de la lithosphre continentale Votre exploitation comprendra :

- un schma interprtatif simple du paysage observ associ une nomenclature descriptive des diffrentes dformations observes

Il sagit dun panorama du massif du Plat, au-dessus de la valle de lArve entre Chamonix et Genve. La photographie est prise depuis le massif des Aravis en regardant vers le NE et montre le clbre pli de la cascade dArpenaz dcrit par H.B. de Saussure en 1803. Les barres calcaires visibles dans le paysage correspondent aux deux niveaux calcaires importants de la couverture sdimentaire secondaire dans la zone externe des Alpes : ltage Tithonien du Jurassique suprieur et ltage Barrmien facis urgonien du sommet du Crtac infrieur. Ces niveaux plus rsistants lrosion forment des barres bien visibles dans le paysage. Les affleurements des autres tages du Crtac infrieur et du Jurassique moyen et suprieur sont recouverts de vgtation en raison de leur nature plus marneuse. Moins rsistants lrosion, ils donnent des pentes plus douces.

56

Le redoublement de lUrgonien ( gauche de la photographie) et du Tithonien (au centre) ncessite denvisager un accident majeur de type chevauchement ; par ailleurs le Tithonien dessine un pli visible au centre de la photographie.

Cette observation permet de montrer lexistence de dformations discontinues (failles, chevauchement...) et de dformations continues (plis). Une faille est une fracture avec dplacement relatif des deux compartiments, ce qui la distingue des cassures sans dplacement (diaclases et joints). On parle de pli lorsquune surface initialement plane (par exemple une limite de couches) devient gauche. Les lgendes descriptives dun pli devaient tre places sur le schma et / ou explicites dans le texte : charnire, flancs du pli, surface axiale, axe, direction et pendage dune couche Beaucoup de candidats ont effectu un croquis sommaire de la photographie sur lequel le pli a t identifi ; par contre le contact chevauchant est frquemment omis. La nomenclature descriptive dun pli est trs rarement indique. Axe de pli et surface axiale sont souvent confondus.

- une analyse du sens de dversement des structures dans ldifice alpin Les plis et le chevauchement mis en vidence sur le document 1 peuvent sinscrire

dans une mme logique de raccourcissement de la couverture lors de la compression alpine. Ces structures de dformation illustrent le dversement des structures vers lextrieur de la chane alpine, c'est--dire vers le NW (bien videmment ce sens de dversement ne pouvait se dduire seulement de la photographie, mais de son interprtation associe aux connaissances quavait le candidat de la chane alpine). Cette question a t correctement traite par une grande majorit des candidats.

- dfinition de faille normale, faille inverse, dcrochement La nature dune faille est qualifiable partir du rejet, cest--dire partir du mouvement

relatif des deux blocs ; il est dcomposable en un rejet vertical RV , un rejet horizontal transversal RHT et un rejet horizontal latral RHL (RHL est aussi appel composante dcrochante).

Si RHL 0 et RV important, on qualifie la faille partir du mouvement relatif des deux compartiments : - si elle correspond un mouvement dcartement des deux blocs (= tirement), on parle de faille normale ; elle atteste dune extension.

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- si elle correspond un mouvement de rapprochement des deux blocs (= raccourcissement), on parle de faille inverse ; elle atteste dune compression.

Si RV 0, on qualifie la faille de dcrochement ; les dcrochements sont dextres ou senestres.

Bien videmment la plupart des failles conjuguent tous ces mouvements, mais on les qualifiera par celui qui est largement dominant. Une majorit de candidats a rpondu cette question, mais seule une moiti dentre eux a effectu des schmas simples et explicites.

- dfinition de pli isopaque, pli anisopaque La nomenclature descriptive des plis est multiple et peut tre associe :

- au pendage de la surface axiale : ce vocabulaire est purement descriptif et identifie le pli droit, djet, dvers, renvers, ou couch ; ici on peut qualifier le pli de la cascade dArpenaz de pli couch ; les trois derniers cas font apparatre la notion de flanc normal et de flanc inverse. - la polarit dge des couches : il sagit de la notion danticlinal et de synclinal, fondamentale en cartographie, lanticlinal ayant au cur les couches les plus anciennes et le synclinal ayant au cur les couches les plus rcentes. - aux rapports gomtriques entre surfaces plisses : cette notion est importante car elle rattache les plis leur profondeur de formation et des mcanismes de gense :

- les plis isopaques sont des plis pour lesquels lpaisseur des couches reste constante ; ils sont caractristiques des dformations superficielles de la crote et sont frquemment associs aux failles ; on les observe dans les reliefs des chanes rcentes. Ils se forment par dformation de charnire ou dformation de flanc ; - les plis anisopaques sont des plis pour lesquels lpaisseur de couches ne reste pas constante ; ils affichent des charnires gonfles et des flancs tirs ; ces plis sont caractristiques de la dformation en profondeur dans la crote et on les observera dans les chanes anciennes dcapes par lrosion. Ils se forment par aplatissement htrogne ou par cisaillement htrogne.

Les dfinitions de pli isopaque et anisopaque sont gnralement connues des candidats, mais seul un nombre limit dentre eux aborde vraiment lintrt de cette nomenclature. Par contre peu de dessins de plis anisopaques taient ralistes.

- dfinitions des termes schistosit, foliation et lination

Les dformations dchelle kilomtrique et mtrique peuvent tre associes des microstructures tectoniques. La schistosit est constitue dun ensemble de plans rapprochs, plus ou moins parallles, apparus sous la contrainte (les plans de schistosit sont des plans daplatissement prfrentiel et se dveloppent perpendiculairement laxe zz du raccourcissement). Suivant le type de schistosit, la roche se dbite naturellement plus ou moins selon ces plans. Elle accompagne en gnral les plis anisopaques, mais peut nanmoins sobserver de manire frustre dans les dformations de plus faible profondeur.

Le terme de foliation est un terme descriptif concernant certaines roches mtamorphiques (micaschistes, gneiss, amphibolites ) dans lesquelles on observe des lits minralogiques attestant dune orientation. Les lits sont spars par des plans correspondant une schistosit de flux. Cette distribution est due aux recristallisations minralogiques (= mtamorphisme) qui accompagnent la tectonique en profondeur. lchelle des minraux, lapparition dune schistosit foliation ncessite un mcanisme intime ; lun des plus courants est la dissolution recristallisation. Les minraux plus ou moins solubles (feldspath potassique, quartz,..) se dissolvent sur les faces subissant la surpression et

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recristallisent selon laxe des moindres pressions, provoquant un allongement des cristaux dans cette direction. Les minraux totalement insolubles, comme les micas, suivent alors mcaniquement le mouvement. En dfinitive, sur le plan tectonique, une foliation est une schistosit de flux.

Les linations sont des microstructures linaires pntratives apparues sous la contrainte (les stries sur un miroir de faille nen sont pas, car non pntratives). On pouvait choisir de nombreux exemples : les linations dintersection, les linations dallongement , les linations minrales, les linations de crnulation, les linations de boudinage Trs peu de rponses satisfaisantes ont t obtenues sur cette question. Le lien entre schistosit et contrainte est rarement voqu ; il en est de mme du lien avec le mtamorphisme. Les linations sont largement mconnues. Document 2 A et 2B : la dformation de la lithosphre ocanique. Votre exploitation comprendra :

- le principe de la mthode permettant dobtenir la topographie sous-marine prsente dans le document 2A

Une topographie mondiale haute rsolution peut tre ralise laide de laltimtrie

satellitaire. Le satellite envoie une onde de haute frquence qui se rflchit la surface de locan et revient au satellite ; elle permet de mesurer la distance entre le satellite et la surface instantane de locan. Par ailleurs, laltitude du satellite par rapport lellipsode de rfrence est connue grce au systme de positionnement DORIS. La diffrence entre les deux valeurs donne la hauteur de la surface de la mer par rapport lellipsode de rfrence qui dpend fortement des caractristiques ocanographiques, c'est--dire de la topographie dynamique de locan. En multipliant les mesures en un point, on soustrait cette valeur la part due la variation dynamique de locan (houle, mares, courants ocaniques, phnomne locaux comme El Nio).

La surface de la mer est une surface dquilibre sur laquelle lnergie potentielle de gravitation est constante et partout normale la direction locale du champ de gravit. Un relief cre un excs de gravit ; pour que lnergie potentielle reste constante, lexcs de gravit est compens par une augmentation de la distance qui spare le relief de la surface marine, c'est--dire une bosse du gode. linverse, un creux topographique se traduit par une ondulation ngative du gode. partir de ces donnes satellitaires, il est possible de calculer une topographie prdite et de contraindre le calcul en faisant concider la topographie prdite avec les donnes mesures par sondeur de navigation (l o les donnes existent). Le principe de base de cette mthode est souvent prsent de manire fantaisiste ; en particulier de nombreux candidats mlangent laltimtrie satellitaire et lutilisation dun sondeur multifaisceaux.

- la dfinition dune anomalie gravimtrique lair libre On peut en un point prcis du globe, calculer la valeur thorique du champ de pesanteur sur lellipsode de rfrence que lon appellera gth. Avant de comparer cette valeur aux valeurs mesures, plusieurs corrections de bon sens simposent dont celle dite dair libre. La correction dair libre tient compte du fait que lon est une altitude h (ou une profondeur p), mais ne tient pas compte de la masse de Terre supplmentaire que reprsente h (ou dficitaire que reprsente p). Effectue sur le gth, elle ramne la valeur thorique issue de lellipsode de rfrence laltitude du point de mesure. Elle correspond une diminution de g pour le continent et est donc appele rduction lair libre (et cest une augmentation de g pour locan). On appelle anomalie lair libre la diffrence entre le gmesur et le g ainsi corrig :

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gair libre= gmesur (gth+ gair libre)

Trs peu de candidats dfinissent la notion danomalie gravimtrique ; de plus la confusion avec lanomalie de Bouguer est frquente.

- linterprtation, laide dun schma, des variations observes sur les documents

2A et 2B

Les documents 2A et 2B traduisent le mme phnomne, savoir la flexuration lastique de la lithosphre ocanique (ou au moins dune certaine paisseur de la lithosphre ocanique) en rponse la surcharge induite par lle ou larchipel volcanique ocanique. La forte anomalie lair libre positive (plus de +300 mgals) visible au centre est associe lexcs de relief du volcan (+ 2000 m) ; les deuxdeux anomalies lair libre ngatives symtriques observables au NE et SW (-160 mgals) sont associes aux dpressions latrales remplies deau jusqu -5500 m. Ces deux dpressions attestent de la flexuration lastique de la lithosphre ocanique en rponse la surcharge (en ralit seulement une partie de la lithosphre ocanique a ce comportement lastique). Enfin les petites anomalies positives latrales sont associes au bombement priphrique de la lithosphre ocanique. Cette interprtation pourtant classique a t trs mal traite par les candidats. Seules quelques rares copies ralisent un schma interprtatif complet. De nombreux candidats ont trait la notion de point chaud qui ntait pas attendue ! Thme 2 : Rhologie des roches lithosphriques.

Ce second thme du sujet permet dintroduire la notion de contrainte et de la relier la dformation. On envisagera le comportement des matriaux en conditions exprimentales, et en particulier linfluence de divers facteurs (temprature, pression lithostatique, pression de fluides, temps ). Il conviendra galement dtablir le profil rhologique dune lithosphre continentale et de montrer son importance dans la comprhension des dformations observes. Enfin, cette tude envisagera les situations pour lesquelles le passage de lellipsode des dformations finies lellipsode des contraintes est possible. Document 3 : relation entre le dviateur de contrainte 1 - 3 et la dformation dun cylindre de roche en compression, une temprature de 25C et une pression lithostatique de 100 MPa. Votre exploitation comprendra :

- une dfinition de la dformation Une dformation peut rsulter de la combinaison de plusieurs processus gomtriques

lmentaires (translocation rigide, rotation rigide, distorsion et changement de volume). Le plus souvent cest une combinaison de plusieurs de ces processus lmentaires. Pour tre quantifiable, une dformation doit obir aux trois conditions suivantes :

- tre homogne, cest dire quune droite est transforme en droite ; - tre isovolumique, c'est--dire sans expulsion de matire ; - possder des marqueurs gologiques (fossiles, galets, oolithes, minraux,), en dfinitif tout objet dont on connat la forme initiale que lon pourra comparer lobjet dform.

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Dans tous ces cas, on reprsentera la dformation par un ellipsode de la dformation finie, correspondant la transformation dune forme initiale sphrique en un ellipsode dont les trois axes orthogonaux sont caractristiques : laxe de llongation maximale not xx, l axe du raccourcissement maximal not zz, laxe intermdiaire not yy.

On peut observer dans la nature des situations extrmes :

- si yy et zz sont de taille voisine, on a un ellipsode en cigare attestant dune dformation en trs forte constriction (exemple certains oolithes trs tires) ; - si xx et yy sont de taille voisine, on a un ellipsode en galette , traduisant un fort aplatissement (ex : certains minraux trs aplatis).

Les dformations sobservent sur le terrain et leur tude conduit tablir lellipsode

de la dformation finie. En revanche, les tapes ou incrments de la dformation progressive sont gnralement effacs. Par consquent, il est impossible de dcrire le chemin de la dformation et lon se contente de la juxtaposition tat initial/tat final. Si lon considre le problme deux dimensions et que lon na pas de changement de la surface (dformation plane), on peut dfinir deux mcanismes de la dformation plane :

- le cisaillement pur (= aplatissement) pour lequel les axes de lellipsode de la dformation restent parallles ceux de lellipsode des contraintes au cours de la dformation : la dformation est dite dformation coaxiale ; - le cisaillement simple pour lequel il y a rotation des axes de lellipsode de la dformation au cours de la dformation ; ils ne restent donc pas parallles ceux de lellipsode des contraintes : la dformation est dite dformation non coaxiale.

Dans la plupart des cas naturels, la dformation est une combinaison des deux processus et lon parle daplatissement rotationnel.

De nombreux candidats nabordent pas le problme de la quantification de la dformation ; lellipsode des dformations est souvent confondu avec celui des contraintes.

- une dfinition de la contrainte La contrainte caractrise ltat de pression interne dans la roche ; sa dfinition

vectorielle est : r

= lims 0

dr F / dS

La contrainte est donc une grandeur vectorielle, homogne en units une grandeur

scalaire, la pression (en pascal Pa = N.m-2). On peut montrer que le rgime de contrainte en un point peut tre dcompos en trois vecteurs orthogonaux dfinissant lellipsode des contraintes et nomms 1 (contrainte maximale), 2 (contrainte intermdiaire) et 3 (contrainte minimale). La diffrence (1 - 3) reprsente le dviateur de contrainte, c'est--dire lanisotropie de pression dans une direction. Une des problmatiques majeures du gologue sur le terrain est de pouvoir remonter de lellipsode des dformations finies lellipsode des contraintes ; cette tape ne pourra se faire que dans le cas des dformations coaxiales. Cette question sera aborde avec le document 8.

Les roches ne peuvent accumuler lastiquement le dviateur de contraintes au-del de quelques dizaines de MPa. Au-del, la roche se dforme (elle plisse et/ou casse, les blocs se dplacent, etc.). Le rgime de contraintes dforme et peut gnrer des objets tectoniques

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colossaux comme une chane de montagnes, bien que sa valeur absolue soit trs vite ngligeable par rapport la pression lithostatique. Trs rares sont les candidats qui ont su dfinir la contrainte et discuter de la relation contrainte dformation.

- une identification des principaux domaines de la courbe en indiquant lapparition dune dformation rsiduelle, ainsi que lapparition dune ventuelle rupture en fonction de la comptence des roches Si on ralise un essai de dformation en laboratoire en augmentant progressivement le

dviateur de contrainte, on peut tracer une courbe reliant la dformation au dviateur 1 - 3. Ce document redessin sur la copie et complt permettait de dfinir un domaine de la dformation lastique (absence de dformation rsiduelle R , taux de dformation faible ( infrieure 1%, relation quasi-linaire entre la dformation et le dviateur (1 - 3) ). Ce comportement, rare dans la nature car sa faible amplitude ncessite des objets gologiques de grande taille pour tre lue, tait nanmoins illustr par lexemple du ploiement de la lithosphre ocanique sous une charge volcanique comme le montre le document 2. Par ailleurs le domaine de la dformation plastique et du fluage montre une dformation rsiduelle R : cest le domaine de la plasticit. Enfin un autre comportement sobserve : il sagit de la rupture dont il convenait de discuter de la position sur cette courbe. Dune manire gnrale, on opposera les roches comptentes dont le seuil de rupture est trs vite atteint (granite, gneiss, grs, calcaire massif ...) et les roches incomptentes dont le comportement est frquemment ductile (argiles, marnes, vaporites ). Cette diffrence de comptence pour des conditions thermodynamiques identiques explique la diversit des formes tectoniques observes. Ce document a t gnralement incompltement analys ; en particulier les termes dlasticit et de plasticit sont prsents, mais trs peu de candidats reprsentent la dformation rsiduelle en un point de cette courbe et discutent de lapparition dune ventuelle rupture. Documents 4 et 5 : diversit des paramtres qui influencent la dformation des roches Votre exploitation comprendra :

- une analyse des documents 4 et 5 Lexprience mene 25C et dont les rsultats sont prsents dans le document 4

montre que la pression lithostatique croissante repousse le seuil de rupture (il nest mme pas atteint pour les valeurs de 35 et 100 MPa) ; laugmentation de pression lithostatique favorise donc le comportement ductile.

Lexprience mene pression lithostatique constante de 40 MPa dans le document 5 montre que la temprature croissante abaisse le seuil de plasticit et repousse la rupture : l encore on favorise le comportement ductile.

- un bilan de linfluence de la profondeur sur le comportement mcanique des roches En dfinitive, dans la crote, on observe donc des fissures, fentes et failles dans la

partie superficielle peu profonde, alors que la partie plus profonde atteste de dformations continues (plis). Dans une chane de montagnes, cette limite laquelle le comportement cassant disparat au profit du comportement ductile constitue la limite infrieure de la sismicit. Lvolution du seuil de plasticit est rarement discut.

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- une conclusion envisageant tous les paramtres susceptibles dinfluencer la dformation des roches de la lithosphre ; on discutera en particulier la notion de comportement cassant et de comportement ductile.

Ltude des documents prcdents (3, 4 et 5) a montr que la dformation dune roche

dpend de sa comptence et de la profondeur (Plitho et T) laquelle se droule la dformation. Dautres paramtres jouent un rle important : - la pression des fluides ; - la vitesse de dformation car laugmentation de la vitesse de mise en charge diminue la dformation avant rupture ; ceci revient dire que plus la vitesse de dformation est lente, plus cela autorise le comportement ductile, mme des profondeurs modestes.

Quen est-il alors des termes de comportement ductile/comportement cassant au regard des termes dlasticit/plasticit ? En ralit, ces termes sont issus de disciplines diffrentes : lasticit et plasticit sont des termes de rhologie et correspondent des comportements observs dans des expriences de laboratoire ralises lchelle de temps humaine. Par contre, le gologue utilise le terme de comportement cassant ou fragile auquel il oppose un comportement non cassant ou ductile ; cette notion intgre un comportement lchelle des temps gologiques. En dfinitive un horizon de la lithosphre est caractris de cassant ou ductile en liaison avec le premier phnomne qui apparat. Ltude de linfluence des facteurs P et T (et donc de la profondeur) a t correctement ralise par lensemble des candidats ; plus rares sont ceux qui voquent dautres facteurs et discutent de la notion de ductilit dun matriau. Documents 6 et 7 : dtermination du profil rhologique de la lithosphre continentale Votre exploitation comprendra :

- une analyse dtaille du document 6 concernant le loi de Byerlee et les lois de fluages

Pour caractriser le comportement cassant de la lithosphre, les gophysiciens ont

prfr utiliser le glissement sur des failles prexistantes plutt que la rupture dun milieu continu, en admettant que la lithosphre est dj fracture. Les expriences conduites par Byerlee (1978) avec diffrents matriaux ont permis de dterminer la (ou les) loi(s) de friction (rsistance de failles prexistantes). Le rsultat de ces expriences est une augmentation linaire de la contrainte tangentielle ncessaire pour faire glisser les blocs situs de part et dautre de la faille en fonction de la contrainte normale N qui tend la bloquer. Ces rsultats sont largement indpendants de la nature des roches, contrairement aux lois de rupture. La contrainte tangentielle dcoule du dviateur de contrainte (1 - 3 ) /2 , alors que la contrainte normale est lie la contrainte verticale v = gh. On peut alors, laide du cercle de Mohr (non attendu ici) passer de ( , N ) [(1 - 3 ) , v] et tracer ainsi les droites dites de Byerlee dans le repre (1 - 3 ) = f(profondeur) qui diffrent en compression (3 = v) et en extension (1 = v). Plusieurs rsultats sont remarquables : - la fonction qui relie la valeur du dviateur ncessaire et la profondeur est une droite ; la rsistance au mouvement sur les plans de faille prexistants correspond donc une droite ; - le domaine situ droite de laxe vertical correspond (1 - 3) positif horizontalement, c'est--dire une compression horizontale ; linverse, celui situ gauche correspond (1 - 3) ngatif horizontalement, c'est--dire une extension horizontale. On voit que dans les deux cas, la rsistance est une droite ;

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- le seul paramtre qui influence la pente de cette droite est la prsence de fluides. Par contre, cette loi (loi de Byerlee) est indpendante du minral ou de la roche choisie (cf. document 7) ; - seule la pente de la droite change suivant le contexte compressif ou extensif, ce qui revient dire quune roche casse plus vite en extension quen compression.

En dfinitive, la rsistance au mouvement sur un plan de faille prexistant obit une loi unique indpendante du gradient gothermique et indpendante du matriel : la loi de Byerlee.

Un travail comparable peut tre ralis avec lapparition de la dformation permanente ductile : - la rsistance au cisaillement en domaine ductile correspond une courbe ; - cette courbe dpend du gradient gothermique ; - on retrouve le mme rsultat aussi bien en domaine compressif quen domaine extensif (toujours avec la mme dissymtrie des deux domaines) ; - cette courbe est propre au minral ou la roche choisie (cf. document 7).

En dfinitive, la rsistance au cisaillement en domaine ductile correspond une courbe propre au minral choisi et dpendante du gradient gothermique. La loi de Byerlee et les lois de fluage semblent peu connues des candidats ; les influences du contexte (extensif ou compressif), du gradient et de la nature des roches sont rarement voques.

- ltablissement dun profil rhologique de la lithosphre continentale laide du document 7

Pour un matriau donn et un gradient gothermique donn, le point dintersection

entre la loi de Byerlee et la loi de fluage correspond la transition fragile-ductile. Ainsi, en choisissant dans le document 7, le granite comme roche mcaniquement caractristique de la crote continentale et la dunite comme roche caractristique du manteau, on peut tracer le profil de rsistance de la lithosphre continentale appel enveloppe rhologique de la lithosphre continentale. Quelques rsultats sont remarquables : - il y a deux pics de rsistance, lun vers 15 km dans la crote et lautre vers 50 km dans le manteau suprieur. Ceci atteste bien dune lithosphre structure en sandwich avec une crote infrieure ductile et asismique comprise entre deux niveaux cassants et sismiques ; - la prsence du court domaine fragile au sommet du manteau suprieur explique la prsence des sismes observs dans le manteau suprieur lithosphrique (plateau tibtain, Karakorum). Quelques candidats seulement pensent voquer le choix dun matriau caractristique du comportement en domaine crustal et mantellique ; le trac devait tre soigneusement excut partir du document 7, en particulier en gardant la mme droite de Byerlee en domaine crustal et en domaine mantellique.

- lvolution de ce profil rhologique dans le cas dune lithosphre continentale en extension depuis 5 10 Ma

Lenveloppe rhologique dpend du gradient gothermique, en raison de la

dpendance des lois de fluage. Il sen suit que, pour une mme paisseur, une crote chaude (par exemple en zone de rifting continental) a un pic de transition fragile ductile

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remont et une plus grande paisseur de crote ductile. Ceci conditionne la gomtrie des dformations. Quelques rares candidats ont rpondu avec succs cette question, montrant ainsi une bonne comprhension de la rhologie lithosphrique. Document 8 : de lanalyse structurale la contrainte Votre exploitation comprendra :

- un schma interprtatif du document 8

Il sagit de la dalle calcaire des Matelles prs de Montpellier ; cette dalle calcaire horizontale du Jurassique suprieur montre plusieurs microstructures permettant dtablir un ellipsode de la dformation finie et de remonter lellipsode des contraintes (cf. document 8 en fin de correction). Lchelle trs locale et labsence dindices de rotation permettent de dfinir un champ de contraintes associ ces microstructures. Les microstructures observables sont : - des joints stylolithiques hrisss de stylolithes ; ce sont de petits pics qui apparaissent sur une surface de fracture, le plus souvent dans les calcaires, en raison de la surpression qui sexerce dans la direction de 1. Ils se forment par dissolution locale/recristallisation dans les fentes de tension associes. Les pics stylolithiques visibles indiquent la direction de 1. - des fentes de tension remplies de calcite blanche ; il sagit de fractures dcimtriques, avec un lger dplacement perpendiculairement au plan de fracture. La fente mnage alors un espace o circulent des fluides qui donnent naissance aux cristallisations. Les fentes sont perpendiculaires aux joints stylolithiques et sarrtent parfois mme brusquement contre eux. On peut donc placer 2 vertical (cest--dire une orientation orthogonale la dalle) car il na pas de mouvement vertical ; puis on place 3 selon laxe dcartement des fentes (cette direction est exactement donne par lorientation des cristaux de remplissage - allongement selon 3 ) ; enfin on place 1 perpendiculairement 3, (c'est--dire selon le grand axe des fentes). On vrifie que cette direction de 1 concide bien avec celle dduite des joints stylolithiques.

Il faut remarquer de plus que la disposition en chelon des fentes trace un plan de faille dcrochante bien visible au centre et qui dcoupe la dalle. Toutes ces microstructures sont clairement associes au dcrochement et permettent den dterminer le sens. En effet, les positions des trois composantes de la contrainte dduites de lanalyse prcdente montrent un jeu senestre du dcrochement. Cet exercice permettait danalyser la relation contrainte dformation ; trop de schmas se limitent une simple reprsentation de la faille et dune fente de tension. De plus, les composantes de la contrainte sont trs peu souvent indiques (ou de manire inexacte).

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- une brve analyse des situations permettant le passage de lellipsode des dformations lellipsode des contraintes

Le problme majeur du gologue est de reconstituer le rgime des contraintes

(ellipsode des contraintes) partir de lobjet dform (ellipsode de la dformation finie). Dans le cas dun cisaillement simple, il y a rotation des axes de lellipsode de la dformation au cours de la dformation ; ils ne restent donc pas parallles ceux de lellipsode des contraintes et la dformation est dite dformation non coaxiale. Le passage de lellipsode de la dformation finie lellipsode des contraintes ne peut se faire que dans le cas des dformations discontinues (failles, fentes) et dans celui des dformations continues coaxiales (ce qui est assez rare dans la nature). Cette question na t aborde que dans quelques rares copies.

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Thme 3 : Diversit des dformations et structuration spatio-temporelle de la chane alpine. Document 9 et 10 : les dformations dans le massif des Bornes Votre exploitation comprendra :

- la ralisation dun schma structural de la rgion encadre Le schma structural devait prsenter :

- un fonds topographique (La Filire, le village de Thorens les Glires,) ; - le contact tectono-sdimentaire entre le massif de Bornes et le bassin molassique jalonn dboulis ; - la fentre de La Filire en suivant la valle en direction de Nant Sec ; le fond de la valle montre des affleurements du calcaire grseux miches de lHauterivien n3C et de lUrgonien n4-5 et ces mmes niveaux forment les reliefs voisins en altitude (sommet du Plan de lAigle). Ce redoublement de la srie est dailleurs indiqu sur la carte par un contact en pointill ; - les axes anticlinaux et synclinaux dans la couverture sdimentaire des Bornes de direction NE-SW ; - les failles indiffrencies dorientation plus ou moins parallles aux axes de plis NE-SW et celles daxe NW-SE ; - une lgende des symboles et des figures (ou couleurs) utiliss.

Aucun candidat na ralis un schma structural complet ; le plus souvent il se rsume un simple recopiage de la carte qui napportait aucun point. En particulier, les axes de plis, les failles et la fentre de la Filire taient clairement attendus par le jury. Le schma structural demeure un outil indispensable de lanalyse cartographique des dformations et de ltude dune rgion.

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- linterprtation de la structure observe sur la photographie du Document 10 (rochers de Leschaux) et visible sur la partie nord est de la carte

La photographie, prise depuis la route en aval du Petit Bornand, montre les rochers de

Leschaux. Le secteur encadr sur la carte permettait didentifier une double barre de calcaire urgonien n4-5 pinant de petits affleurements de calcaire du Turonien Campanien C5 et de calcaire de lEocne e5-6. Cette disposition tait observable galement sur la photographie, les formations C5 et e5-6 affleurant au niveau de la zone herbeuse entre les deux barres urgoniennes. Il sagit l encore dun redoublement de la srie la faveur dun contact tectonique plat passant progressivement une rampe sur la droite de la photographie. Cette structure illustre le style tectonique en rampe et en plat caractristique de la dformation de la couverture subalpine dans les Bornes.

Cette question permettait de tester les qualits dobservation du candidat ; il sagissait de mettre en relation lobservation photographique et lanalyse cartographique des rochers de Leschaux. Toute rponse mettant lhypothse dun chevauchement des deux barres de calcaire urgonien a t valide.

- un schma explicatif de la gense de cette structure et un bilan sur le style

structural de massif des Bornes Il sagit du style structural observable au sein de la couverture secondaire des chanons

sud-jurassiens et des massifs subalpins du Nord des Alpes. En mme temps que le socle (terrains mtamorphiques palozoques) se raccourcit par de grands accidents chevauchants, la couverture sdimentaire dcolle se plisse. Mais le raccourcissement ne peut tre totalement absorb par un simple plissement des couches : il saccompagne aussi de failles inverses de deux types :

- dans les niveaux peu comptents (marnes,), la faille inverse est de trs faible pendage (quasi-horizontal) et forme un plat (flat pour les anglo-saxons) ; - dans les niveaux plus comptents (calcaires,), la faille inverse est plus pentue et forme une rampe (ramp pour les anglo-saxons).

Le long des plats, les bancs glissent quasi horizontalement ; lorsquune rampe est initie, les couches montent sur la rampe et se plissent pour former un anticlinal de rampe.

Un intrt majeur de ces structures est de permettre de quantifier la dformation. En

choisissant une coupe dans la direction du mouvement (par exemple le trac du profil ECORS) et en supposant quil ny a pas eu perte de matire latralement par des dcrochements, on ralise des coupes quilibres. En sappuyant sur les donnes de terrain de surface et sur le profil sismique, les structures sont restaures dans leur tat non dform sans vide, ni recouvrement. Ainsi on a montr que le raccourcissement dans les Bornes tait de 21 km, soit un taux de 50 % environ.

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Trs peu de candidats ont abord cette question ;

Concours du second degré – Rapport de jury Session 2010 CAPES ...

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