Bac 2021 Sciences de la vie et de la Terre : sujet et corrigé

EXERCICE 1 deuxième proposition (7 points) :
Génétique et évolution
Reproduction sexuée et diversité génétique

La diversité génétique des individus issus de la reproduction sexuée est immense. Les allèles des gènes sont recombinés par brassages génétiques pendant la méiose chez les parents. La fécondation conduit ensuite à la formation de cellules-œufs à l’origine de la génération suivante au sein de laquelle chaque individu est génétiquement unique.

Expliquer comment la reproduction sexuée produit une diversité génétique en prenant le cas de la transmission de deux gènes localisés sur deux paires différentes de chromosomes. Votre explication s’appuiera sur la transmission d’un gène A (ayant deux allèles, $A$ et $a$) et d’un gène B (ayant deux allèles $B$ et $b$) d’un couple de parents à sa descendance.

Le cas des chromosomes sexuels est hors sujet.

Vous rédigerez un texte argumenté. On attend que l’exposé soit étayé par des expériences, des observations, des exemples….

EXERCICE 1 première proposition (7 points) :
Enjeux planétaires et contemporains
La plante productrice de matière organique

Les plantes produisent une grande diversité de molécules appelées métabolites.

Expliquer l’origine et le rôle des métabolites des plantes impliqués dans leurs interactions avec des espèces animales.

Vous rédigerez un texte argumenté. On attend que l’exposé soit étayé par des expériences, des observations, des exemples…

Document 1 : Abeille butinant une fleur.
(Banque nationale de photos en SVT)

Document 2 : Précipitation des molécules de la salive (tube 3).

• Tube 1 : eau + tanins
• Tube 2 : salive + eau
• Tube 3 : eau + salive + tanins
  (Bordas TS SVT édition)

EXERCICE 2 première proposition (8 points) :
Corps humain et santé
Rôle du microbiote dans la sensibilité au stress

À partir de l’exploitation des documents et de vos connaissances préciser si l’hypothèse d’une action du microbiote sur la sensibilité à des agents stresseurs peut être validée.
Un schéma fonctionnel est attendu en guise de bilan.

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

Document 1 : Résultats d’expériences chez des rats stressés et non stressés.
Un animal axénique est un animal né et élevé en conditions stériles. Il est donc dépourvu de microbiote intestinal.
Un animal conventionnel est un animal né et élevé en conditions non stériles. Il possède donc un microbiote intestinal diversifié.
L'examen neurologique fonctionnel des rats conventionnels et axéniques à l'adolescence et à l'âge adulte n'a révélé aucune différence.
Les documents a et b présentent les résultats d’expériences menées sur des rats conventionnels et des rats axéniques de même lignée.
Les données sont des moyennes sur des lots de rats.
La valeur de « $p$ » traduit la significativité statistique. Le seuil habituellement retenu ($p<0,05$) signifie qu'il y a 5 chances sur 100 que le résultat soit dû au simple hasard.

Document 1a : Dosage de corticostérone sur des rats axéniques (AX) ou conventionnels (CONV) soumis à des agents stresseurs ou non.
La corticostérone chez les rongeurs équivaut au cortisol chez l’humain.
(*** signifie $p<0.001$)

Document 1b : Expression du gène codant la corticolibérine (= CRH) dans l’hypothalamus de rats axéniques ou conventionnels soumis à des agents stresseurs.
(** signifie $p<0.01$)

Document 2 : Transfert de microbiote.
Des rats axéniques soumis à des agents stresseurs, âgés de 6 semaines, transplantés avec le microbiote intestinal de rats conventionnels présentent un taux de corticostérone semblable à celui des rats conventionnels.

Document 3 : Dopamine et stress.
Document 3a: Neurotransmetteurs produits par le microbiote intestinal.

En l’absence de microbiote intestinal la production de dopamine dans le cerveau est diminuée.

Document 3b : Système limbique et dopamine.
La destruction locale des terminaisons nerveuses libérant de la dopamine dans le cerveau [système limbique] entraine un accroissement du stress chez le rat ce qui suggère que la dopamine exerce un contrôle négatif de l’axe hypothalamo-hypophyso-corticosurrénallien.

Document 4 : Concentration de BDNF dans le système limbique.
La protéine BDNF est impliquée dans la croissance et la différenciation de nouveaux neurones et la formation de synapses. Ces nouveaux neurones sont capables de libérer de la dopamine.
Autoradiographie montrant l’expression du gène de BDNF chez des rats conventionnels ou axéniques non soumis à des agents stresseurs.
c : cortex ; h : hippocampe ; Hy : hypothalamus ; * signifie $p<0.05$.

Document 5 : Corticostérone et régulation du stress.
La sécrétion de CRH par l’hypothalamus stimule la production d’ACTH par l’hypophyse qui déclenche la production de corticostérone.
Mesure de la quantité d’ACTH sur des rats ayant reçu une injection de corticostérone (CORT) ou une solution saline (Salin) avant d’être soumis à des agents stresseurs pendant 30 minutes.

EXERCICE 2 deuxième proposition (8 points)
Les climats de la Terre : comprendre le passé pour agir aujourd’hui et demain
Reconstitution climatique d’une période récente

Le Petit Âge Glaciaire aurait été une période climatique relativement froide à l’échelle planétaire de la fin du Moyen-Âge (vers 1300-1400) à la fin du $19^{\text{eˋme}}$ siècle.
Son origine est attribuée à deux causes initiales : la fluctuation d’un paramètre astronomique et l’activité interne du globe. Les conséquences climatiques ont probablement été amplifiées par boucle de rétroaction positive.

Mettre en évidence les caractéristiques climatiques pendant le petit âge glaciaire et présenter les causes possibles de cette période relativement froide.

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

Document 1 : Des indicateurs de variations climatiques récentes dans l’hémisphère Nord
Document 1a. Reconstitution des phases d’accroissement et de retrait du glacier d’Aletsch (Suisse), le plus grand glacier alpin, au cours des 30 derniers siècles.
(Graphique montrant l'extension du glacier en mètres en fonction de l'échelle historique en année).
Pour décrypter le signal climatique enregistré par un glacier, il est nécessaire de mesurer et d’analyser le bilan de masse. L’accumulation est le gain de masse principalement dû aux chutes de neige. L’ablation correspond à la perte de masse par fonte. Des périodes froides provoquent l’accroissement des dimensions du glacier.

Document 1b. Reconstitution des variations de températures estivales de l’hémisphère Nord à partir de l’étude de la densité du bois.
(Graphique montrant les anomalies de température en ${}^{\circ }C$ de l'an 1400 à 2000).

Document 2. Indicateur de variations climatiques récentes dans l’hémisphère Sud par mesure de la température au fond de trous de forage en Antarctique.
La neige garde en mémoire la température qu’il faisait lorsqu’elle était à la surface.
(Graphique de la température à la surface en ${}^{\circ }C$ au camp WAIS de l'an 1000 à 2000).

Document 3. Variations de l’activité solaire au cours des derniers siècles.
L’irradiance désigne la puissance du rayonnement solaire par unité de surface au sommet de l’atmosphère terrestre.
Des modélisations climatiques indiquent qu’une baisse de l’irradiance de $5{\text{ W.m}}^{-2}$ réduit l’apport d’énergie solaire à la surface du globe et diminuerait la température de $0,25^{\circ }C$ à $0,95^{\circ }C$.
(Graphique de l'irradiance en ${\text{W.m}}^{-2}$ depuis l'an 1000).

Document 4. Repérage de signaux volcaniques par mesure de la teneur en ions sulfate le long de la carotte de glace EPICA (Antarctique).
Les pics de sulfate résultent des émissions volcaniques soufrées. Samalas (1259), Kuwae (1452), Tambora (1815) et Krakatau (1883) sont des volcans situés à proximité de l’équateur.
(Graphique de la teneur en sulfate en $ng.g^{-1}$ en fonction de la profondeur et des dates d'éruption).

Document 5. Effets du volcanisme sur le climat global.
Document 5a. Variation moyenne de la température de surface à l’échelle mondiale suite à 5 éruptions volcaniques de grande ampleur.
(Graphique montrant des chutes de température de l'ordre de $0,5$ à $1^{\circ }C$ après chaque éruption).

Document 5b. Effets atmosphériques des produits éruptifs.
Lors d’une éruption volcanique, de grandes quantités de cendres et gaz soufrés sont éjectées. Le voile de poussière stratosphérique peut engendrer une baisse sensible de la température en renvoyant une partie du rayonnement solaire. Les microparticules favorisent la formation de nuages augmentant l’albédo. Les gaz soufrés transformés en aérosols sulfatés favorisent un refroidissement. La durée de permanence est de 1 à 3 ans.

Document 6. Valeurs de l’albédo de différentes surfaces terrestres