Sujet du Bac Sciences de la Vie et de la Terre 2021 · Amérique du Sud Jour 2

Exercice 1 – De la plante sauvage à la plante domestiquée (7 points)

Le glucose, molécule carrefour du métabolisme des cellules de feuille

Les cellules chlorophylliennes produisent du glucose à partir de matière minérale et d’énergie. Cette molécule intervient ensuite dans de nombreuses réactions métaboliques.

Présenter les mécanismes qui permettent à la cellule chlorophyllienne à la fois de synthétiser du glucose et de l’utiliser pour produire de l’énergie.

Vous rédigerez un texte argumenté. On attend que l’exposé soit étayé par des expériences, des observations, des exemples … éventuellement issus du document proposé.

Document – Cellules de feuille observées au microscope électronique à transmission

L’observation au microscope électronique à transmission de cellules de feuille montre qu’elles contiennent de nombreux organites dont des mitochondries et des chloroplastes. Les mitochondries présentes dans les cellules végétales de feuilles assurent les mêmes fonctions dans toutes les cellules.

Exercice 1 – Génétique et évolution (7 points)

La diversité génétique produite au cours des divisions cellulaires

Une cellule initiale qui subit de nombreuses divisions cellulaires forme un clone cellulaire. Dans un clone cellulaire certaines cellules peuvent présenter un patrimoine génétique différent de la cellule initiale.

Une cellule mère est à l'origine de 4 gamètes qui possèdent tous un patrimoine génétique différent.

Expliquer l'origine de la diversité génétique des cellules issues des divisions cellulaires.

Vous rédigerez un texte argumenté. On attend que l'exposé soit étayé par des expériences, des observations, des exemples...

Exercice 2 – À la recherche du passé géologique de notre planète (8 points)

La reconstitution de l'histoire géologique d'un gisement de gypse

Le gypse est une roche largement exploitée car elle permet de fabriquer du plâtre. Sur la commune de Lazer, dans les Hautes-Alpes, on trouve un gisement original permettant une exploitation « à ciel ouvert ».

Consigne

Montrer que des indices géologiques permettent de valider la reconstitution de certaines étapes de la mise en place de ce gisement.

Document 1 – Reconstitution des étapes de la mise en place du gisement de gypse

Pendant le Trias (231 à 219 millions d'années), dans une mer peu profonde, se forme du gypse puis durant le Jurassique (176 à 146 millions d'années) la profondeur du bassin augmente et ce sont des marnes, des calcaires marneux puis des marnes noires qui se forment.

L'orogenèse alpine va affecter les formations géologiques dès 33 millions d'années. De grands plis vont alors se former. Le gypse de masse volumique plus faible, va remonter en traversant des roches plus denses qui par ailleurs présentent une faible cohésion.

L'érosion fait apparaître le gypse en contact avec des roches d'âges différents et sous la forme de « dômes ».

Document 2 – Carte géologique simplifiée de la région du gisement de Gypse de Lazer

Document 3 – Masse volumique des roches sédimentaires de la région

Nom

Gypse

Marnes

Calcaire marneux

Marnes noires

Âge

Trias

231 à 219 millions d'années

Jurassique

176 à 170 millions d'années

Jurassique

170 à 167 millions d'années

Jurassique

167 à 146 millions d'années

Masse volumique

2000 à 2300 kg·m⁻³

2400 kg·m⁻³

2450 kg·m⁻³

2500 à 2600 kg·m⁻³

Mesures réalisées dans le laboratoire d'un lycée

Document 4 – Photographies d'affleurements (repère A sur la carte du document 2)

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