Sujet du Bac Sciences de la Vie et de la Terre 2024 · Centres étrangers (Afrique) Jour 1

EXERCICE 1: Les isotopes, marqueurs du temps et du climat (7 points)

Dans une roche ou dans la glace, les quantités de différents isotopes d’un élément donné sont accessibles par analyse géochimique.

QUESTION:

Expliquer comment l'analyse quantitative des isotopes est utilisée pour l'étude du passé géologique de notre planète.

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

Le document est conçu comme une aide: il peut vous permettre d’illustrer votre exposé mais son analyse n’est pas attendue.

Document: quelques isotopes utilisés en sciences

Les isotopes sont présentés dans le tableau selon leur abondance relative.

Éléments · Isotopes

Carbone · $^{12}\text{C}$

$^{11}\text{C}$

$^{14}\text{C}^*$

$^{13}\text{C}$

Oxygène · $^{16}\text{O}$

$^{18}\text{O}$

$^{17}\text{O}$

Potassium · $^{39}\text{K}$

$^{41}\text{K}$

$^{40}\text{K}^*$

Argon · $^{38}\text{Ar}$

$^{36}\text{Ar}$

$^{37}\text{Ar}$

Rubidium · $^{85}\text{Rb}$

$^{87}\text{Rb}^*$

Strontium · $^{88}\text{Sr}$

$^{86}\text{Sr}$

$^{87}\text{Sr}$

$^{84}\text{Sr}$

*: isotopes radioactifs

EXERCICE 2: Virus de la COVID-19 et régulation de la glycémie par le foie (8 points)

Le foie joue un rôle dans la régulation de la glycémie. Certaines infections hépatiques peuvent perturber cette régulation.

QUESTION:

Montrer que l'infection par le virus de la COVID-19 provoque une perturbation de la régulation de la glycémie qui pourrait être traitée avec des anticorps.

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

Document 1: entrée du virus de la COVID-19 dans la cellule et molécules impliquées

ACE2 ( angiotensin conversion enzyme 2) est une protéine de la membrane des hépatocytes, des cellules du foie, et spike est une protéine virale.

Document 2: suivis de patients atteints ou non de la COVID-19

A) On suit quotidiennement la glycémie de patients entrés à l'hôpital pour une infection par le virus de la COVID-19 ou pour un autre motif. Ils présentent tous une glycémie normale à leur entrée à l'hôpital. Leur glycémie est mesurée pendant trente jours puis on calcule la proportion de patients qui présente une hyperglycémie chronique.

Proportion de patients en hyperglycémie chronique après 30 jours d'hospitalisation (%)

Non-atteints de la COVID-19

25

Atteints de la COVID-19

52

B) Des échantillons de foie de patients décédés de la COVID-19 sont analysés au microscope. Dans ces échantillons, on recherche une protéine du virus de la COVID-19 appelée spike, à l'aide d'un anticorps couplé à une molécule fluorescente. La fluorescence apparaît en couleur claire sur la microphotographie. Les flèches indiquent des zones d'intérêt.

Document 3: deux voies métaboliques impliquant le glucose

La glycolyse est une voie métabolique qui consomme du glucose. À l'inverse, la néoglucogenèse est une autre voie métabolique qui en produit. La PK (pyruvate kinase) et la PEPCK (phosphoénolpyruvate carboxykinase) sont deux enzymes catalysant des réactions chimiques appartenant au métabolisme du glucose.

Document 4: impact de l'infection par le virus de la COVID-19 sur les hépatocytes

A) Des hépatocytes sains, sont cultivés sans virus de la COVID-19 (« S »), ou cultivés avec le virus de la COVID-19 (« V »). Ils sont placés dans une solution de culture pauvre en glucose au début de l'expérience. La concentration en glucose de la solution est mesurée après une heure d'incubation.

B) Dans les mêmes hépatocytes, on mesure l'activité d'une enzyme, la phosphoénolpyruvate carboxykinase (PEPCK).

Document 5: effet d'anticorps spécifiques d'ACE2

A) Des hépatocytes sains sont placés dans trois conditions. Ils sont cultivés sans virus (« S »), ou cultivés avec le virus de la COVID-19 (« V »), ou cultivés avec le virus et traités avec un anticorps spécifique d'ACE2 (« V+AC »). On détermine dans les hépatocytes la quantité d'ARN messager (ARNm) codant des protéines virales.

On rappelle que les anticorps sont des protéines de grande taille, synthétisées par le système immunitaire adaptatif et qui peuvent se fixer de manière spécifique à leur cible.

B) Les mêmes hépatocytes sont placés dans une solution de culture pauvre en glucose. La concentration en glucose de cette solution est mesurée après une heure d'incubation.

Hépatocytes

Concentration en glucose de la solution (μmol.L -1)

S

1250

V

1910 *

V+AC

1350

* indique une différence significative par rapport à la concentration mesurée pour les hépatocytes S et les hépatocytes V+AC