Exercice 2 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Métropole Bis remplacement 2025

Expliquer les mécanismes qui permettent à certaines variétés de riz de résister à une immersion.

Réponse : Introduction Lors d'inondations durables, le riz (*Oryza sativa*) totalement immergé ne reçoit presque plus de dioxygène ni de CO2, car les gaz diffusent très lentement dans l'eau. La photosynthèse et la respiration sont alors limitées et la plante risque l'asphyxie. Certaines variétés, comme C9285, survivent pourtant à l'immersion. On cherche à expliquer les mécanismes phénotypiques, cellulaires, hormonaux et génétiques de cette résistance. 1. Une réponse phénotypique : l'allongement de la tige (Document 1) - Après 7 jours d'immersion totale, la variété T65 garde une tige très courte et reste entièrement sous l'eau. - La tige de C9285 s'allonge fortement, si bien que ses feuilles supérieures (F7, F8, FT) dépassent la surface de l'eau. - Cet allongement est dû à l'allongement des entre-nœuds (E). - Les feuilles émergées peuvent de nouveau réaliser les échanges gazeux avec l'air, donc la photosynthèse et la respiration, ce qui permet la survie. 2. Une base cellulaire : l'élongation des cellules de l'entre-nœud (Document 2) - Juste au-dessus de l'avant-dernier nœud, une zone méristématique (M) contient de petites cellules qui se divisent. - Plus haut dans l'entre-nœud, les cellules sont de plus en plus longues. - Au-delà d'environ 10 mm du nœud, les cellules des plants immergés s'allongent jusqu'à 140-160 µm. - Chez les plants à l'air libre, elles restent à 40-50 µm. - La croissance de l'entre-nœud repose donc sur des divisions dans le méristème, suivies surtout d'une forte élongation cellulaire déclenchée par l'immersion. 3. Le contrôle hormonal par la gibbérelline (GA) et l'expansine (Documents 3 et 4) - Document 3A : chez C9285 immergé, la concentration en GA passe d'environ 4,8 à 14,5 pmol/g en 12 h, soit environ ×3. Chez T65, elle reste faible et stable, autour de 2 à 3 pmol/g. - Document 3B : la taille de la tige de C9285 vaut 4,1 cm à l'air libre et 48,1 cm en immersion. - Avec l'uniconazole, qui inhibe la synthèse de GA, la tige des plants immergés ne mesure que 2,6 cm. - L'application de GA à l'air libre suffit à obtenir une tige de 49,4 cm. - La GA est donc nécessaire et suffisante pour l'allongement de la tige. - Document 4 : l'immersion comme l'application de GA augmentent progressivement, en quelques heures, la quantité d'ARNm du gène *Os-EXP4*. Le témoin, lui, reste constant. - La GA active donc la transcription du gène de l'expansine. - Connaissance complémentaire : l'expansine relâche les liaisons entre les microfibrilles de cellulose de la paroi. La paroi devient extensible et la cellule s'allonge sous l'effet de la pression de turgescence, par entrée d'eau dans la vacuole. 4. Le signal initial : l'éthylène et le gène SD1 (Document 5) - Document 5A : l'immersion provoque chez les deux variétés une accumulation semblable d'éthylène dans le dernier entre-nœud, de 0,03-0,05 à 0,6 UA en 24 h. - Ce gaz est produit en situation de stress et s'échappe mal dans l'eau. - La différence entre les variétés ne vient donc pas de la quantité d'éthylène. - Document 5B : après traitement à l'éthylène, la transcription de *SD1* est multipliée par environ 8 entre 3 et 6 h chez C9285. Chez T65, elle reste à son niveau de base, autour de 1. - *SD1* commandant la synthèse de GA, seule C9285 répond à l'éthylène en produisant plus de GA. - La résistance repose donc sur une particularité génétique : un allèle de *SD1* inductible par l'éthylène, sélectionné chez cette variété. Conclusion Chez la variété résistante C9285, l'immersion déclenche une chaîne de réactions : 1. l'éthylène s'accumule dans l'entre-nœud ; 2. il induit la transcription de *SD1* ; 3. la synthèse de GA augmente ; 4. la transcription d'*Os-EXP4* augmente et l'expansine est produite ; 5. la paroi se relâche et les cellules de l'entre-nœud s'allongent ; 6. les entre-nœuds et la tige s'allongent ; 7. les feuilles émergent et retrouvent les échanges gazeux, la photosynthèse et la respiration : la plante survit. Chez T65, l'éthylène s'accumule aussi, mais *SD1* ne répond pas. La GA n'augmente pas, la tige ne s'allonge pas et la plante reste submergée. La résistance à l'immersion est donc une réponse hormonale contrôlée génétiquement.