Exercice 2 - Choix 2 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Amérique du Sud 2021 (jour 2)
Thème : Comportements et stress : vers une vision intégrée de l'organisme · Tiré du sujet Jour 2 (2021)
Énoncé
Exercice 2 – Comportements et stress: vers une vision intégrée de l'organisme (8 points)
Le stress et le blanchissement accéléré des cheveux
Le président américain, Barack Obama, a vu ses cheveux commencer à blanchir deux mois seulement après le début de son mandat. Le stress provoqué par ses fonctions de président peut-il être responsable de ce blanchissement rapide de ses cheveux ?
Juillet 2009 à gauche, juillet 2010 à droite:
Montrer que le blanchissement accéléré des cheveux lié au stress peut s'expliquer par le modèle présenté dans le document 1.
Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données issues des documents et les connaissances complémentaires nécessaires.
Document 1 – Modèle de l'évolution des cellules souches en mélanocytes avec ou sans stress
Document 2 - Impact de la douleur sur la couleur des poils
Les chercheurs ont étudié l'impact de différents types de stress sur le blanchissement des poils de souris au pelage noir.
Pour cela, 3 solutions sont utilisées sur des souris:
Solution saline (témoin).
Solution saline additionnée de résinifératoxine (RTX), une molécule mimant l'effet brûlant du piment.
Solution saline additionnée de résinifératoxine (RTX) et de buprénorphine (bup), une molécule anti-douleur.
Document 3: Hormone du stress et blanchissement
3a - Dosage de noradrénaline
On étudie les dosages plasmatiques d'une hormone impliquée dans la réponse au stress, la noradrénaline, en condition normale (Ctrl), puis suite à une injection de RTX, et suite à une injection de RTX combinée à l'utilisation de la buprénorphine (bup).
3b – Rôle de la noradrénaline
Afin d'étudier le rôle de la noradrénaline sur le blanchissement, on étudie l'impact d'injections dans le derme de la peau chez des souris. Chez une souris 1, deux injections d'une solution saline (condition témoin) ont été réalisées. Deux autres injections de noradrénaline ont été réalisées chez une souris 2 et enfin deux injections de noradrénaline ont été faites chez une souris 3 dont les récepteurs à la noradrénaline ont été supprimés de la membrane plasmique des cellules souches.
Document 4 - Origine de la noradrénaline impliquée dans le blanchissement des poils et des cheveux
La noradrénaline est fabriquée par plusieurs types cellulaires, comme les cellules des glandes surrénales et certains nerfs du système nerveux sympathique qui innervent une région du bulbe pileux.
4a – Impact de l'ablation des glandes surrénales
Chez un animal ayant subi une suppression des glandes surrénales (ADX), on provoque un stress par la douleur avec une solution de RTX. Les photographies suivantes présentent les résultats pour les expériences test et témoin.
4b – Impact de l'ablation du système nerveux sympathique
Afin d'étudier le rôle de la noradrénaline sécrétée par le système nerveux au niveau des bulbes pileux, on injecte de la RTX à des souris dont le système nerveux n'a pas été supprimé (Ctrl + RTX), et on injecte de la RTX à des souris dont le système nerveux a subi une ablation ou suppression (SN abla + RTX).
4b1 – Couleur du pelage sous différentes conditions expérimentales
4b2 – Nombre de cellules souches à l'origine des mélanocytes sous différentes conditions expérimentales
Corrigé
Corrigé proposé par AprenAI (non officiel)
Montrer que le blanchissement accéléré des cheveux lié au stress peut s'expliquer par le modèle présenté dans le document 1.
Réponse : Proposition d'organisation de la synthèse : 1. Introduction et problématique : - Constat : un stress intense semble provoquer une dépigmentation accélérée des cheveux / poils. - Problème : quels sont les mécanismes cellulaires, hormonaux et nerveux reliant le stress à l'épuisement du réservoir de mélanocytes du follicule pileux ? 2. Le stress douloureux induit le blanchissement des poils (Doc 2) : - Témoin (solution saline) : 0 % de peau à poils blancs. - Stress par la douleur induit par la RTX : 32 à 33 % de peau présentant des poils blancs. - RTX associée à un antalgique (buprénorphine) : le blanchissement chute à 3 %. - Déduction : le stress aigu sensoriel / douloureux est directement la cause du blanchissement des poils. 3. Rôle clé de la noradrénaline et de ses récepteurs (Doc 3) : - Doc 3a : la concentration plasmatique de noradrénaline est très faible chez le témoin (~0,1 µM), augmente fortement avec RTX (~1,4 µM) et reste basale avec RTX + buprénorphine. La noradrénaline est donc libérée en réponse au stress. - Doc 3b : l'injection locale de noradrénaline suffit à faire blanchir les poils au site d'injection (souris 2), alors que l'injection saline n'a aucun effet (souris 1). Chez une souris dépourvue de récepteurs à la noradrénaline sur les cellules souches (souris 3), la noradrénaline n'induit aucun blanchissement. - Déduction : la noradrénaline agit directement via des récepteurs membranaires situés sur les cellules souches de mélanocytes. 4. Origine nerveuse sympathique de la noradrénaline (Doc 4) : - Doc 4a : chez les souris sans glandes surrénales (ADX), l'injection de RTX provoque toujours un blanchissement massif du pelage. La noradrénaline surrénalienne n'est donc pas indispensable au blanchissement. - Doc 4b : l'ablation du système nerveux sympathique (SN abla) chez les souris traitées à la RTX empêche le blanchissement du pelage (Doc 4b1) et préserve le pool de cellules souches (Doc 4b2 : environ 8 cellules par follicule contre moins de 2 chez le témoin avec RTX). - Déduction : c'est bien la noradrénaline libérée localement par les terminaisons nerveuses du système sympathique qui déclenche le processus. 5. Mise en relation et validation du modèle du Document 1 : - En situation normale, les cellules souches de la niche sont maintenues en réserve et s'activent de façon régulée et progressive pour renouveler les mélanocytes producteurs de mélanine. - En situation de stress, l'hyperactivation du système nerveux sympathique libère massivement de la noradrénaline au niveau de la niche. - Cette liaison de la noradrénaline sur les récepteurs des cellules souches provoque leur prolifération et différenciation accélérées et massives en mélanocytes. - Le stock de cellules souches s'épuise alors définitivement (niche vide). Lors des cycles pilaires suivants, en l'absence de cellules souches capables de fournir de nouveaux mélanocytes, les nouveaux poils poussent blancs.
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