Sujet du Bac Sciences de la Vie et de la Terre 2023 · Centres étrangers (Afrique) Jour 1

Exercice 1 [6 points]

L'ORIGINE DU GÉNOTYPE DES INDIVIDUS — Un nombre de chromosome anormal

Expliquer comment une anomalie qui survient pendant la méiose conduit à un nombre anormal de chromosomes dans toutes les cellules d’un embryon.

Vous rédigerez un texte argumenté. Vous appuierez votre exposé et argumenterez votre propos à partir éventuellement du document proposé, d’expériences, d’observations et/ou d’exemples judicieusement choisis.

Document: Caryotype d’une cellule de la peau (issue des divisions de la cellule œuf) d’un enfant à naître, établi lors d’un examen au cours de la grossesse.

Source: d’après laboratoire de cytogénétique - biologie de la reproduction - C. E. C. O. S - génétique et biologie prénatale - biologie moléculaire du Centre Hospitalier Universitaire de REIMS - 4/12/1999.

Exercice 2 (9 points): LES CLIMATS DE LA TERRE

Les coccolithophoridés, amplificateurs des variations climatiques

Des études scientifiques suggèrent que les coccolithophoridés auraient, au cours du Quaternaire, amplifié les variations climatiques liées aux paramètres astronomiques.

Consigne

Expliquer comment les coccolithophoridés ont pu contribuer à amplifier les variations du climat au cours du quaternaire.

Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données issues des documents et les connaissances complémentaires nécessaires.

Document 1: Les coccolithophoridés, organismes planctoniques des écosystèmes marins

1a.

Les coccolithophoridés sont des algues unicellulaires photosynthétiques. À un certain stade de leur développement, elles produisent des plaques de carbonate de calcium ($\mathrm{CaCO_3}$) cristallisées sous forme de calcite et appelées coccolithes. Ces plaques forment une protection autour de la cellule: la coccosphère.

1b.

Les coccolithophoridés sont présents dans tous les océans actuels. Ils sont connus à l'état fossile depuis le début du Mésozoïque, il y a 215 millions d'années. Ces organismes se développent en abondance sur d'immenses zones, couvrant jusqu'à plusieurs centaines de milliers de $\mathrm{km^2}$.

Document 2: Métabolisme des coccolithophoridés et propriétés physico-chimiques des nuages

Le phytoplancton produit un composé soufré, le diméthylsulfoniopropionate (DMSP), impliqué dans les réactions de défense contre les prédateurs et les pathogènes. Les coccolithophoridés sont les principaux producteurs océaniques de DMSP.

2a.

Les DMSP diffusent dans l'atmosphère où ils forment des aérosols qui condensent l'eau. Cela permet la formation des gouttes d'eau qui composent les nuages.

2b.

2c.

Relation entre l'albédo des nuages et le rayon des gouttes d'eau: L'albédo des nuages est d'autant plus élevé que le rayon des gouttes d'eau est petit.

Document 3: Métabolisme des coccolithophoridés et flux de carbone à l'interface océan/atmosphère

Les coccolithophoridés réalisent deux réactions métaboliques qui impliquent le $\mathrm{CO_2}$:

1. Pompe à $\mathrm{CO_2}$ liée à la photosynthèse en surface suivie de la sédimentation en profondeur: Pendant le processus de photosynthèse, les coccolithophoridés utilisent la lumière comme source d'énergie lors de la synthèse de composés organiques à partir du dioxyde de carbone dissous dans l'eau. Après la mort des cellules, une partie de la matière organique formée par les coccolithophoridés sédimente en profondeur, ce qui conduit au piégeage du carbone atmosphérique.

2. Contre-pompe liée à la calcification de la coccosphère: Les coccolithophoridés forment des coccolithes en calcite ce qui conduit à une libération de $\mathrm{CO_2}$ dans l'océan qui diffuse ensuite dans l'atmosphère.

Document 4: Index d'efficacité de la pompe biologique déterminé à partir de sédiments d'âge quaternaire

Les teneurs en carbone organique et minéral de sédiments marins issus de l'activité des coccolithophoridés permettent d'estimer l'importance relative des processus de pompe et de contre-pompe et de déterminer un index au cours du temps. Plus l'index est élevé plus le piégeage du carbone a été important.

Sur le graphique ci-dessous, les périodes glaciaires correspondent aux zones sur fond blanc et les périodes interglaciaires correspondent aux zones sur fond gris. Leur alternance est contrôlée par les paramètres orbitaux de la Terre.