Extrait du BO n°39 du 1er novembre 2007.
PROGRAMMES
Thèmes du programme de l’enseignement scientifique, séries ES et L - années scolaires 2008-2009 et 2009-2010
La présente note de service fixe, pour les années scolaires 2008-2009 et 2009-2010, les thèmes du programme d’enseignement scientifique de la série économique et sociale et les thèmes du programme d’enseignement scientifique de la série littéraire.
Série économique et sociale (ES)
Année scolaire 2008-2009
Thèmes obligatoires
“Communication nerveuse” et “Procréation”.
Thèmes au choix
“Place de l’homme dans l’évolution” ou “Alimentation, production alimentaire, environnement”.
Année scolaire 2009-2010
Thèmes obligatoires
“Procréation” et “Du génotype au phénotype, applications biotechnologiques”.
Thèmes au choix
“Une ressource indispensable : l’eau” ou
“Une ressource naturelle : le bois”.
CONTENU DES THEMES
B.O Hors Série n°7 du 31 Août 2000

1ère Partie : REPRESENTATION VISUELLE DU MONDE

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

II- La rétine :les photorécepteurs rétiniens génèrent des messages sensoriels.
         Structure des photorécepteurs rétiniens
La rétine est un tissu nerveux. La représentation visuelle du monde est dépendante de la diversité et des propriétés des photorécepteurs rétiniens.
Les cônes et bâtonnets sont des cellules photoréceptrices dont la répartition est variable suivant les endroits de la rétine.

         Fonction des photorécepteurs rétiniens
La stimulation des photorécepteurs rétiniens par la lumière est à l’origine du processus visuel. L'absorption des photons par les pigments rétiniens des cônes et des bâtonnents est à l'origine du message nerveux sensoriel. Ce processus se traduit en message nerveux destiné au cerveau
Les bâtonnets sont les cellules photoréceptrices fonctionnels en faible éclairement.
La rétine humaine comprend trois types de cônes : chacun présente un maximum de sensibilité pour une longueur d’onde donnée. Ils participent à la vision des couleurs mais sont beaucoup moins sensibles à la lumière que les bâtonnets.
Le message nerveux provenant de la rétine est propagé par les fibres du nerf optique sous forme de signaux électriques.

         Les voies visuelles
Les messages nerveux véhiculés par les fibres du nerf optique aboutissent à un relais cérébral connecté aux aires du cortex visuel occipital.
Les fibres du nerf optique communiquent avec le relais cérébral au niveau de synapses par un message chimique.
Toute perturbation du fonctionnement des synapses sous l’action de substances chimiques a des conséquences sur le fonctionnement des neurones.

III- Le cerveau : un exemple d'intégration des signaux
Le cortex visuel comporte plusieurs aires qui répondent de façon spécifique à des aspects différents du stimulus visuel (couleur, direction du mouvement, reconnaissance des formes). D’autres aires corticales participent à l’élaboration de la perception visuelle (cortex temporal, pariétal…). Les différentes aires du cortex visuel échangent en permanence des informations qui permettent une perception visuelle globale des objets. L’organisation générale du cortex visuel est la même pour tous (déterminisme génétique). Les apprentissages et les expériences acquises sont à l’origine d’une organisation différente des réseaux de neurones corticaux qui fait qu’aucun cerveau ne voit le monde exactement comme un autre.

I- Comportements alimentaires et satisfaction des besoins :
         Choisir ses aliments
Les aliments comportent des substances minérales et organiques en proportions diverses.
L’eau est un aliment essentiel.
L’appétence alimentaire nécessite la mise en jeu de plusieurs fonctions sensorielles.

         Evaluer ses besoins
La ration alimentaire dépend de plusieurs paramètres (âge, sexe, intensité de l’activité, caractéristiques morphologiques et physiologiques).
L’équilibre nutritionnel est à la fois qualitatif et quantitatif.

         Analyser les conséquences d’une ration déséquilibrée
La prise alimentaire ne coïncide pas toujours avec les besoins nutritionnels.
Les déséquilibres alimentaires fréquemment liés au contexte socio-économique ont des effets néfastes sur la santé.

II- Production alimentaire et environnement :
         Quantifier les productions alimentaires
La production végétale est à la base de la production animale et d’une partie de la production humaine.
La production de la matière animale nécessite une production végétale quantitativement importante.

         Analyser le fonctionnement d’un agrosystème et ses conséquences environnementales
Un agrosystème est un système déséquilibré dont l’exploitation intensive nécessite un entretien.
Cet entretien permet de lutter par différents moyens contre les parasites, les ravageurs et les plantes adventices.
L’apport d’engrais permet une productivité accrue.
Les conséquences des apports exogènes ( engrais, pesticides) sur un agrosystème induisent des "déséquilibres biologiques" et des pollutions qui peuvent nuire à la santé humaine et animale.

3ème Partie : PROCREATION   (thème au choix)

I- Des processus biologiques contrôlés par des hormones :
• Cycle menstruel, cycle ovarien
Chez la femme, à partir de la puberté et jusqu’à la ménopause, la production de gamètes s’inscrit dans un cycle menstruel.
L'activité ovarienne est sous le contrôle du complexe hypothalamo-hypophysaire dont le fonctionnement est contrôlé par l'ovaire lui-même (rétro-contrôle négatif exercé par les hormones ovariennes) et par des stimulus d'origine interne ou externe.
L'ovaire contrôle le cycle utérin ce qui synchronise l'ovulation et la réceptivité utérine à l'implantation de l'embryon.
L'augmentation pré-ovulatoire de la sécrétion des oestrogènes exerce un rétrocontrôle positif sur l'axe hypothalamo-hypophysaire et permet d'assurer le synchronisme entre la maturation folliculaire et la commande hypophysaire de l'ovulation.

• La production de gamètes mâles
Chez l’homme la production de gamètes mâles est continue de la puberté jusqu’à la fin de la vie. L'activité testiculaire est sous le contrôle du complexe hypothalamo-hypophysaire.

• Rencontre des gamètes
La rencontre des gamètes est conditionnée au moins en partie par la qualité de la glaire cervicale.
La fécondation a lieu dans le tiers supérieur des trompes et n’est possible que pendant une brève période après l’ovulation.

II- Maîtrise de la reproduction
• Régulation des naissances
La contraception hormonale féminine s’appuie sur l’ensemble des connaissances sur le déterminisme hormonal de la physiologie sexuelle.
La contraception hormonale masculine est encore à l'état de recherche. On ne peut donc parler d'application médicale.
Outre la prise d’une contraception hormonale par la femme, le couple peut utiliser d’autres moyens contraceptifs visant à empêcher la rencontre des gamètes ou l'implantation de l'embryon. En cas d’échec de la contraception, l’interruption volontaire de grossesse (IVG) reste un ultime recours.

• Aide médicalisée à la procréation
Le suivi de la grossesse :
Pendant toute la période de la grossesse la femme et le fœtus sont médicalement surveillés grâce à différents moyens d’investigation (analyses sanguines, échographies et, si nécessaires, amniocentèse ou choriocentèse…). En cas de dépistage d’une anomalie grave du fœtus, diverses mesures peuvent être mises en œuvre qui peuvent aller jusqu’à proposer une IVG thérapeutique.
Infertilité et procréation médicalement assistée :Les causes d’infertilité d’un couple sont diverses et touchent aussi bien l’homme que la femme. Les dosages hormonaux fournissent des renseignements sur l’activité des gonades et du complexe hypothalamo-hypophysaire.
Différentes techniques médicales peuvent apporter une solution (l’insémination artificielle, la FIVETE, l’ICSI)
Le développement de ces techniques nouvelles pose des questions éthiques.

I- De l’information génétique au phénotype - Applications:
• Des phénotypes à différents niveaux d’organisation du vivant
Le phénotype peut se définir à différentes échelles : macroscopique, cellulaire et moléculaire.

• La relation entre ADN et protéines
Les gènes sont des segments de la molécule d’ADN codant pour des protéines.
La séquence des nucléotides dans l’ADN gouverne la séquence des acides aminés dans la protéine selon un système de correspondance, le code génétique. Les propriétés des protéines dépendent de leur séquence respective en acides aminés.
Ces protéines, en régissant la structure et les activités cellulaires, contribuent à l’établissement du phénotype.
La modification du génotype d'un organisme par transgenèse qui permet de produire de nouvelles protéines, repose sur l'universabilité du code génétique.

II- Complexité des relations entre génotype et phénotype - Applications :
- Un phénotype macroscopique donné résulte de processus biologiques gouvernés par l’expression de plusieurs gènes. La mutation de l’un seulement de ces gènes peut altérer ce phénotype. Un même phénotype macroscopique peut donc correspondre à plusieurs génotypes.
- La réalisation d’un phénotype macroscopique dépend de l’interaction de plusieurs gènes, entre eux, et avec les facteurs de l’environnement.
- Médecine prédictive et diagnostic prénatal ont pour but de détecter la présence de certains allèles chez un individu.

         A la recherche de "l'ancêtre commun"
Chaque espèce est issue d’une longue suite de générations au cours de laquelle les caractères qui la définissent sont apparus à différentes périodes dans l’histoire de la terre. Ainsi l’homme est un eucaryote, un vertébré, un amniote, un mammifère, un primate, un hominoïde, un hominidé.
Par la prise en compte des caractères homologues et de l’état ancestral ou dérivé de ces caractères on peut construire des relations de parenté entre les être vivants.
Les données moléculaires confortent l’idée que c’est avec le chimpanzé que l’homme partage l’ancêtre commun le plus récent. Cet ancêtre commun n’est pas un chimpanzé ni un homme. Il devait posséder des caractères appartenant à la fois à l’homme et au chimpanzé. Parmi ces caractères figurent un répertoire locomoteur incluant une certaine forme de bipédie et l’usage d’outils.

         Les mécanismes de l'évolution
Les génomes des espèces sont des archives.Ils permettent d’imaginer les événements génétiques moléculaires de l'évolution qui ont conduit à leur diversification et à leur complexification (familiales multigèniques, gènes chimères...).
Ces innovations génétiques sont aléatoires, leur nature ne dépend pas des caractéristiques du milieu. L'évolution des génomes résulte d'un bricolage moléculaire qui a conduit à faire du neuf avec du vieux.
Ainsi l’acquisition de la bipédie ne fait pas intervenir une explication finaliste. A l’origine de la bipédie se trouvent des innovations génétiques. Elles ont dû affecter les gènes du développement.
De ce fait, l’évolution dans la lignée humaine comme dans les autres lignées peut être dépendante de changements dans l’environnement . Elle est contingente.

        Emergence du genre Homo
Diverses caractéristiques morpho-anatomiques et comportementales contribuent à définir le genre Homo (volume et morphologie crânienne, bipédie, fabrication d'outils, vie sociale et culturelle).
La découverte de traces d'activité et de restes fossiles fait remonter de plus en plus dans le temps, l'apparition du genre Homo.
L’analyse génétique des populations humaines suggère qu’elles dérivent toutes d’une seule population d’Homo sapiens. Les données fossiles indiquent que celle-ci a pour origine géographique le Proche-Orient ou l’Afrique.