Exercice 2 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Centres étrangers (Afrique) 2022 (jour 1)
Thème : Évolution des génomes dans les populations et autres sources de diversité · Tiré du sujet Jour 1 (2022)
Énoncé
EXERCICE 2 – Le ver de Roscoff et la lumière (8 points)
Le ver de Roscoff est un animal que l'on peut trouver sur les côtes atlantiques. Il vit en association avec des algues unicellulaires de l'espèce Tetraselmis convolutae.
À partir de l'analyse des documents proposés, mise en relation avec vos connaissances, montrer que la relation entre les deux organismes est surtout avantageuse pour le ver.
Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données des documents et les connaissances nécessaires.
Document 1: cycle de vie du ver de Roscoff.
Au cours des 4 à 5 jours que dure son développement, le ver de Roscoff ne réalise qu'un seul repas qui est composé de l'algue unicellulaire Tetraselmis convolutae, sans pour autant la digérer. Ensuite, ce ver ne s'alimente plus et prend une couleur verte qui le caractérise à l'état adulte. Dans le cas où les algues ne sont pas ingérées, le ver meurt.
Document 2: comportement du ver de Roscoff.
Alors que la plupart des vers plats fuient la lumière pour échapper à d'éventuels prédateurs et s'enfoncent dans le sable à marée basse, le ver plat de Roscoff, lui, s'expose à la lumière à la surface du sable dans une mince pellicule d'eau.
Deux heures avant la pleine mer, le ver de Roscoff s'enfonce dans le sable, ce qui lui évite d'être mis en suspension par le courant de marée montante. À la marée basse suivante, ce ver remonte de nouveau à la surface.
D'après David Busti, 2011
Document 3: flux de carbone organique entre l'algue unicellulaire et le ver de Roscoff.
On réalise une expérience dite de marquage qui permet le suivi du carbone dans le ver adulte.
À l'étape 1, on place les vers dans un milieu radioactif contenant du et on mesure après 1 h la radioactivité incorporée dans la matière organique des vers adultes. On les place ensuite dans un milieu contenant du non radioactif pendant 24 h.
À l'étape 2, on isole les algues des vers et on mesure la radioactivité de chacun des éléments: algues, vers et milieu.
À l'étape 2 la radioactivité du milieu est négligeable.
D'après Boyle et Smith, 1975
Document 4: action de la lumière sur le comportement du ver de Roscoff.
À l'aide d'un dispositif expérimental, on place des vers dans différentes conditions d'éclairement (zone éclairée en lumière bleue, en lumière verte, en lumière rouge et zone non éclairée) et on mesure les durées pendant lesquelles les vers séjournent dans les différentes zones.
D'après Nissen et al., 2015.
Document 5: mesure de l'activité photosynthétique d'algues unicellulaires Tetraselmis convolutae isolées, selon les conditions d'éclairement.
On mesure la production de dioxygène issue de la photosynthèse sur des suspensions d'algues Tetraselmis convolutae isolées des vers de Roscoff, et exposées soit à de la lumière bleue, soit à de la lumière rouge.
D'après Nissen et al., 2015.
Document 6: activité photosynthétique de l'algue unicellulaire sous une forme libre ou associée au ver de Roscoff pour différentes intensités lumineuses.
Dans le milieu de vie du ver de Roscoff et de l'algue, l'intensité lumineuse est fréquemment inférieure à 800 UA (unité arbitraire).
Remarque: les courbes présentées correspondent à la répétition des expériences dans les deux conditions (algues libres et algues associées au ver).
D'après Androuin et al., 2020.
Corrigé
Corrigé proposé par AprenAI (non officiel)
A partir de l'analyse des documents proposés, mise en relation avec vos connaissances, montrer que la relation entre les deux organismes est surtout avantageuse pour le ver.
Réponse : Introduction : Le ver de Roscoff (*Symsagittifera roscoffensis*) vit en association à bénéfice réciproque apparent (endosymbiose) avec l'algue verte unicellulaire *Tetraselmis convolutae*. Cependant, l'analyse détaillée des données expérimentales montre que cette relation est très dissymétrique et profite principalement au ver. 1. Une association vitale et hautement profitable pour le ver : - Dépendance trophique absolue : Le document 1 montre que le ver n'ingère des algues qu'une seule fois au cours de sa vie larvaire sans les digérer. Par la suite, il ne s'alimente plus du tout. S'il n'ingère pas d'algues, il meurt. Sa survie dépend donc intégralement de la présence de l'algue. - Transfert massif de matière organique : L'expérience de traçage au (document 3) prouve qu'après 24 h, 45 % de la radioactivité totale fixée par photosynthèse se retrouve dans les tissus du ver débarrassé de ses algues. L'algue transfère donc près de la moitié de ses composés carbonés néo-synthétisés à l'hôte animal, assurant sa nutrition autotrophe secondaire. - Modulation comportementale du ver au service de la photosynthèse : Contrairement aux autres vers plats qui fuient la lumière (phototropisme négatif), le ver de Roscoff s'expose activement au soleil à marée basse dans une mince pellicule d'eau pour maximiser l'éclairement de ses endosymbiotes (document 2). 2. Une relation contraignante et peu avantageuse (voire défavorable) pour l'algue : - Inadéquation spectrale : Les vers séjournent préférentiellement (environ 50 % du temps) en lumière bleue (document 4). Or, le document 5 montre que l'activité photosynthétique de l'algue est nettement plus faible en lumière bleue (environ 0,2 UA de production de ) qu'en lumière rouge (0,5 UA). Le comportement du ver expose donc l'algue à une longueur d'onde sous-optimale pour son rendement photosynthétique. - Baisse drastique de l'activité photosynthétique dans le milieu de vie : Le document 6 montre qu'à des intensités lumineuses inférieures à 800 UA (conditions habituelles du milieu), les algues associées au ver ont une production de dioxygène plafonnée à environ 4 à 5 de de chlorophylle A, alors que les algues libres atteignent un pic de 15 à 20 . L'association bride donc considérablement l'activité photosynthétique de l'algue dans les conditions réelles de vie. Conclusion : Bien que l'algue bénéficie d'un abri et d'un apport en déchets azotés/minéraux, elle est exploitée par le ver : perte de près de la moitié de ses photosynthétats, inhibition de son activité photosynthétique et exposition à un spectre lumineux sous-optimal. La relation s'apparente donc davantage à une « exploitation » ou un parasitisme inversé (asservissement métabolique) au profit exclusif ou prépondérant du ver de Roscoff.
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