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

Les scientifiques indiquent une variation cyclique du climat pendant les derniers $800000$ milliers d’années.

Expliquer quels indices et méthodes permettent d’établir des variations cycliques du climat terrestre pendant les $800000$ dernières années.

La corrélation entre cyclicité des variations climatiques et périodicité des paramètres orbitaux de la Terre n’est pas attendue.

Vous rédigerez un texte argumenté. On attend des arguments pour appuyer l’exposé comme des expériences, des observations, des exemples ...

Document : Les variations de la température en Antarctique de $-800000$ ans à l’actuel
(Graphique d'après Météo France 2004 représentant l'anomalie de température en Antarctique en °C en fonction de l'âge en milliers d'années avant aujourd'hui).

La résistance des bactéries aux antibiotiques est un problème majeur de santé publique. En milieu hospitalier notamment, la propagation de bactéries résistantes aux antibiotiques est responsable d’infections à l’origine de plusieurs dizaines de milliers de décès par an en Europe.

Expliquer la transmission de la résistance à un antibiotique dans des populations bactériennes et ce qui favorise l’augmentation de sa fréquence.

Vous rédigerez un texte argumenté. On attend des arguments pour appuyer l’exposé comme des expériences, des observations, des exemples ...

Document : Bactéries en cours de conjugaison.
Il existe différents mécanismes de transfert d’ADN entre deux bactéries appartenant ou non à la même espèce.
La conjugaison bactérienne est l’un de ces mécanismes. Lors de ce processus les deux bactéries établissent un « pont cytoplasmique », permettant le passage d’ADN d’une bactérie donneuse à une bactérie receveuse.
(Échelle : $1\mu m$)

Expliquer le mode d’action d’une hormone protéique, l’apeline, envisagée comme traitement de la déficience musculaire liée à l’âge.

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

Tous les résultats expérimentaux présentés ci-dessous proviennent d’un article scientifique (Vinel et al. 2018). Les vérifications statistiques des résultats ont été réalisées. Le risque que les variations biologiques observées soit dues au hasard est inférieur à $1\%$.

Document 1 : Organisation d’un muscle strié squelettique.
(Schéma présentant la structure du muscle : faisceau de fibres, fibre musculaire avec noyaux, myofibrille, sarcomère avec protéines contractiles actine et myosine).

Document 2 : Microphotographies de fibres musculaires de souris témoins mettant en évidence par immunofluorescence la présence d’apeline.
L’apeline est une petite hormone d’une vingtaine d’acides aminés. En laboratoire, les souris ont une espérance de vie de $2$ à $3$ ans.

• $3$ mois : souris jeunes. Fluorescence moyenne : $3\cdot 10^7$ unités arbitraires.
• $12$ mois : souris adultes. Fluorescence moyenne : $2,3\cdot 10^7$ unités arbitraires.
• $24$ mois : souris âgées. Fluorescence moyenne : $1\cdot 10^7$ unités arbitraires.

Document 3 : Études réalisées sur des souris de $12$ mois déficientes ou non en apeline.
Des expériences sont réalisées chez des souris sauvages ($Apl{n}^{+}//Apl{n}^{+}$) et des souris déficientes en apeline homozygotes pour l’allèle mutant ($Apl{n}^{-}//Apl{n}^{-}$) du gène APLN codant l’apeline.

Document 3a : Tests de force musculaire.
(Graphique à barres montrant la force en unité arbitraire : $1$ pour les souris sauvages et environ $0,8$ pour les souris déficientes).

Document 3b : Electrophorèse de protéines musculaires de souris sauvages ($Apl{n}^{+}//Apl{n}^{+}$) et de souris homozygotes pour l’allèle mutant du gène APLN ($Apl{n}^{-}//Apl{n}^{-}$).
(Résultats montrant les bandes pour la chaîne protéique lourde de la myosine à $250KDa$ et la tubuline, protéine témoin, à $50KDa$).

Document 4 : Évaluation du nombre de mitochondries dans des fibres musculaires.
(Graphique à barres montrant le nombre de mitochondries par fibre musculaire : environ $100$ pour les sauvages et environ $70$ pour les déficientes).

Document 5 : Effets de l’injection d’apeline chez la souris.
Document 5a : Traitements à l’apeline et production d’ARNm Trim63 chez des souris d’âges différents.
Trim63 est protéine impliquée dans la dégénérescence musculaire.
(Graphique montrant la quantité d'ARNm Trim63 produite : $1$ pour souris de $3$ mois, $1,6$ pour souris de $12$ mois, $0,8$ pour souris de $12$ mois + injection d'apeline, $1,4$ pour souris de $24$ mois, $0,5$ pour souris de $24$ mois + injection d'apeline).

Document 5b : Autre effet de l’apeline sur les fibres musculaires.
L’injection d’apeline active certaines enzymes du cycle de Krebs chez les souris âgées comme chez les homozygotes ($Apl{n}^{-}//Apl{n}^{-}$).

Document 6 : Consommation d’$O_2$ dans des fibres musculaires de souris âgées de $24$ mois, traitées ou non à l’apeline.
(Graphique à barres montrant la quantité d'$O_2$ consommée en $pmol/s.mg$ : environ $0,18$ pour les souris de $24$ mois et environ $0,29$ pour les souris de $24$ mois avec injection d'apeline).

Les végétaux possèdent des propriétés naturelles de totipotence cellulaire, leur conférant une capacité à se régénérer et à se reproduire par multiplication végétative.

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.

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

Document 1 : La forêt sèche de Nouvelle-Calédonie, un écosystème menacé.
Le déclin de la forêt sèche est lié à une forte déforestation d’origine anthropique. Cet écosystème abrite des plantes remarquables en danger d’extinction. Ixora margaretae, ou fontaine piment, est un petit arbuste qui n’est connu que dans les forêts sèches de Nouvelle Calédonie. Très rare dans son milieu naturel et gravement menacé d’extinction, des moyens sont mis en œuvre pour reproduire Ixora margaretae en utilisant la culture in vitro.
(Cartographie montrant les aires présumées de répartition avant l'arrivée de l'homme et les aires actuelles).

Document 2 : Les cals embryogènes.
Les cals sont des amas de cellules totipotentes capables de régénérer des plantules. Les cals sont obtenus en cultivant des tissus différenciés dans un milieu de culture approprié : sous l'action d’hormones végétales, des tissus de fragment de plante (feuille par exemple) se dédifférencient et aboutissent à la formation de cellules totipotentes.

Document 3 : Influence des concentrations de deux hormones végétales du milieu de culture sur le devenir de fragments de feuilles.
On réalise ici des expériences de culture in vitro, au cours desquelles des fragments de feuilles (appelés explants) sont placés dans des milieux contenant différentes concentrations de deux hormones, l’auxine et la cytokinine, durant $5$ semaines.

Tableau présentant les concentrations en hormones végétales « auxine » et « cytokinine » dans les milieux de cultures et évolution des fragments de feuilles.

Document 4 : Influence de la concentration en auxine du milieu sur la croissance de différents organes végétatifs (racines, bourgeons, tiges) de plantes.
(Graphique montrant l'élongation par rapport au témoin en fonction de la concentration en auxine, de $10^{-11}$ à $10^{-2}$ unités arbitraires).

Document 5 : Les différentes méthodes utilisées pour la conservation génétique des plantes et leurs avantages respectifs.

Document 6 : Protocole de culture in vitro ayant permis la multiplication d’Ixora margaretae.

1. Mise en culture in vitro de l’embryon contenu dans la graine.
2. Obtention d’une plantule capable de fournir des feuilles (après $3$ mois de culture).
3. Les feuilles sont placées dans un milieu de culture in vitro contenant un dosage hormonal adapté.
4. Obtention de cals sur lesquels se développent des feuilles. Fragmentation des cals pour accroître le nombre de plants obtenus.
5. Les plants sans racines sont placés dans un milieu de culture in vitro contenant un dosage hormonal qui induit le développement des racines.
6. Obtention de plantules entières qui seront ensuite acclimatées c’est-à-dire remises en terre et placées en serre. Après croissance les plantes sont plantées dans le milieu naturel.