Exercice 2 – Deuxième proposition · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Centres étrangers (Afrique) 2021 (jour 2)

Montrer en quoi les connaissances acquises dans le domaine des hormones végétales offrent des perspectives en matière de conservation des espèces et préciser les limites de la culture in vitro pour préserver les espèces.

Réponse : Introduction - Contexte : la déforestation d'origine humaine a fait fortement reculer la forêt sèche de Nouvelle-Calédonie (Doc 1, cartes). Des espèces endémiques rares comme *Ixora margaretae* sont ainsi menacées d'extinction. - Problématique : en quoi la maîtrise des hormones végétales permet-elle de multiplier et de sauvegarder ces espèces, et quelles sont les limites de la culture in vitro ? I. Les hormones végétales, outils de multiplication in vitro 1. *Totipotence et dédifférenciation (Doc 2)* - Les cellules végétales sont totipotentes. - Sous l'action d'hormones, des explants de feuille se dédifférencient en cals : des amas de cellules indifférenciées qui se divisent par mitose et peuvent régénérer des plantules. 2. *Rôle de l'équilibre auxine / cytokinine (Doc 3)* - Sans hormone (milieu 1) : la feuille grandit sans changer de morphologie. - Auxine 0,5 mg/L + cytokinine 1 mg/L (milieu 2) : formation de cals. - Cytokinine seule (milieu 4) : cals sur lesquels se développent des feuilles (organogenèse caulinaire). - Très faible dose d'auxine seule, 0,005 mg/L (milieu 3) : formation de racines (rhizogenèse). - Le devenir des tissus dépend donc de la nature et du dosage des hormones. 3. *Effet dose-dépendant de l'auxine (Doc 4)* - Chaque organe a sa sensibilité propre. - Racines : stimulées à très faible concentration (optimum vers 10⁻¹⁰), inhibées au-delà d'environ 3·10⁻¹⁰. - Bourgeons : optimum vers 10⁻⁸, inhibés au-delà d'environ 3·10⁻⁷. - Tiges : optimum vers 10⁻⁵, inhibées au-delà d'environ 10⁻³. - Pour induire les racines, il faut donc un milieu très faiblement dosé en auxine. 4. *Application au protocole d'Ixora margaretae (Doc 6)* - Étapes 1-2 : un embryon de graine cultivé in vitro donne une plantule fournissant des feuilles. - Étapes 3-4 : les feuilles sont placées sur un milieu hormonal adapté (riche en cytokinine) ; on obtient des cals porteurs de feuilles. - Les cals sont fragmentés, ce qui permet d'obtenir de très nombreux plants à partir d'un seul. - Étape 5 : transfert sur un milieu induisant les racines (faible dose d'auxine). - Étape 6 : acclimatation en serre puis réintroduction dans le milieu naturel. - Cette méthode est intéressante pour une espèce rare, qui se reproduit difficilement par voie sexuée (Doc 5). Elle est rapide et demande peu de matériel végétal. II. Les limites de la culture in vitro 1. *Des clones (Doc 5)* - La multiplication végétative repose uniquement sur des mitoses. - Les plants obtenus sont des copies génétiques conformes de la plante d'origine : ici, tous descendent d'un seul embryon. - Il n'y a ni méiose ni fécondation, donc aucun brassage génétique. 2. *Une population vulnérable* - Une population de clones a une diversité génétique quasi nulle. - Un pathogène ou un changement de l'environnement (sécheresse, climat) peut alors toucher tous les individus de la même façon. - La capacité d'adaptation de l'espèce par sélection naturelle est donc réduite. 3. *Des limites pratiques et écologiques* - La technique est coûteuse : laboratoire, milieux stériles, acclimatation délicate. - Les plants réintroduits ne survivront que si leur habitat est protégé. La culture in vitro ne règle pas le problème de la déforestation. 4. *La reproduction sexuée en complément (Doc 5)* - Semer des graines récoltées sur l'ensemble des populations permet la fécondation croisée et la recombinaison des génotypes. Cela maintient la diversité génétique. - Les graines peuvent en outre être conservées en chambre froide (banques de graines). Conclusion - La maîtrise des hormones végétales (équilibre auxine/cytokinine, effets dose-dépendants) exploite la totipotence des cellules. Elle permet de multiplier massivement des espèces menacées comme *Ixora margaretae* et de les réintroduire. - Mais ces plants sont des clones génétiquement uniformes, donc fragiles. - Une conservation durable doit associer culture in vitro, reproduction sexuée (banques de graines, croisements entre populations) et protection de l'habitat.