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

Dans la région de Flamanville, les dépôts sédimentaires datés du Cambrien au Dévonien ont été plissés au Carbonifère. A la fin du Carbonifère, un pluton de granodiorites, des roches magmatiques, se met en place.

Expliquer comment les données de la chronologie relative et de la chronologie absolue sont utilisées pour reconstituer l’histoire géologique de différentes régions.

Vous rédigerez un texte argumenté. On attend des arguments pour appuyer l’exposé comme des observations, des expériences, … Le candidat peut choisir d’autres arguments que ceux des documents.

DOCUMENT 1 - Carte géologique réalisée dans la région de Flamanville
(La carte présente les formations géologiques de la région de Flamanville, incluant le pluton de granodiorite, les terrains sédimentaires plissés et l'auréole de métamorphisme de contact).

DOCUMENT 2 - Mesures des rapports isotopiques dans les granodiorites de Flamanville
Graphique des valeurs du rapport (${}^{87}Sr{/}^{86}Sr$) en fonction des valeurs du rapport (${}^{87}Rb{/}^{86}Sr$).
La droite de régression obtenue a pour équation : $y=0,0043x+0,7062$.

La datation est donnée par la relation : $t=\frac{a}{\lambda }$
$\lambda =1,42.10^{-11}{\text{ an}}^{-1}$

Ces données ont permis de dater la cristallisation du magma, donc la fermeture du système à l’origine du pluton de granodiorites, à 302 Millions d’années.

Des témoins géologiques montrent que notre planète a subi de nombreux changements climatiques globaux. Il a été montré dans de nombreux exemples un lien entre le taux atmosphérique de $C{O}_2$ et les conditions climatiques.

Expliquer le lien entre les variations climatiques à différentes échelles de temps et les mécanismes qui modifient le taux de $C{O}_2$ atmosphérique.

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

L’apparition de la photosynthèse sur Terre a permis l’enrichissement de l’atmosphère en dioxygène. On trouve cette réaction métabolique dans plusieurs groupes dont les cyanobactéries, des procaryotes dont les premières traces sont datées de 3,8 milliards d’années et les Eucaryotes contenant des chloroplastes, dont les premières traces sont datées entre un et deux milliards d’années.

Montrer que la comparaison des chloroplastes et des cyanobactéries permet de déterminer les mécanismes d’acquisition de la photosynthèse chez les Eucaryotes.

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

DOCUMENT 1 - Composition chimique des membranes et forme de l’ADN

DOCUMENT 2 - Détails de la phagocytose d’une bactérie par une amibe
(Série de photographies montrant l'invagination de la membrane de l'amibe pour englober une bactérie dans une vésicule phagocytée).

DOCUMENT 3 - Arbre phylogénétique établi à partir de la comparaison du gène de la petite sous-unité ribosomale
L'arbre montre deux positions pour le maïs (Zea mays) :
(1) Résultat en prenant en compte l’ADN du noyau : proche de Homo sapiens.
(2) Résultat en prenant en compte l’ADN du chloroplaste : proche de Synechococcus sp. (cyanobactérie).

DOCUMENT 4 - La RubisCO, une enzyme clé dans l’entrée du carbone lors de la photosynthèse

DOCUMENT 5 - Comparaison de la séquence d’acides aminés de la petite sous-unité de la RubisCO
Pourcentage d’identités des séquences d’acides aminés :

Le microbiote intestinal est composé d’une grande diversité de micro-organismes. Si son rôle dans la digestion est bien connu, il semble qu’il joue également un rôle important dans le fonctionnement du cerveau. Des études récentes suggèrent qu’il aurait un impact sur le comportement.

Expliquer l’influence du microbiote intestinal sur le comportement des rats et des souris.

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

DOCUMENT 1 - Le dispositif open-field
Afin d’évaluer le comportement anxieux des rats ou des souris, on place les animaux dans différents dispositifs.
L’« open field » : l’animal est placé dans un coin d’une enceinte rectangulaire, ouverte, fortement éclairée au centre. On observe l’animal pendant son exploration de l’enceinte. Plus l’animal passe par le centre, moins il est considéré comme anxieux.
Durée du test : 6 minutes.

Document 2 - Méthodes d’obtention de lignées axéniques
Les rats de lignées axéniques n’ont pas de microbiote, c’est-à-dire que leur tube digestif est stérile, il ne contient aucun microorganisme.
(Le document présente un schéma de prélèvement de ratons par césarienne et leur élevage par une mère d'adoption axénique en milieu stérile).

DOCUMENT 3 - Comportement anxieux de rats axéniques
Une étude a été réalisée sur une lignée de rats de souche S connue pour sa forte sensibilité aux agents stresseurs. On dispose de deux lots : un lot axénique (AX) et un lot conventionnel (CONV).
Résultats observés dans le dispositif « open-field » :

• Nombre de passages dans la zone centrale : CONV $\approx 0,9$ ; AX $\approx 0,3$.
• Temps passé dans les coins (secondes) : CONV $\approx 300$ ; AX $\approx 320$.
  (* : Différence statistiquement significative).

DOCUMENT 4 - Influence du microbiote sur l’activité de l’axe hypothalamo-hypophyso-corticosurrénalien
On mesure chez des rats axéniques (AX) et conventionnels (CONV), soumis ou non à un stress aigu (open-field), la concentration sanguine en corticostérone et l’expression du gène de la corticolibérine (CRH) dans l’hypothalamus.

• Corticostérone (ng/mL plasma) chez les stressés : CONV $\approx 220$ ; AX $\approx 580$.
• Corticolibérine (ARNm, cpm/mm${}^2$) chez les stressés : CONV $\approx 2,2$ ; AX $\approx 3,0$.

DOCUMENT 5 - Influence de la consommation de Lactobacillus rhamnosus sur la réponse au stress de souris
On administre des bactéries Lactobacillus rhamnosus par voie orale à des souris axéniques. On mesure la concentration de corticostérone (ng/mL) suite à un stress :

• Souris témoins soumises au stress : $\approx 240$ ng/mL.
• Souris avec L. rhamnosus soumises au stress : $\approx 120$ ng/mL.