Bac 2022 Sciences de la vie et de la Terre : sujet et corrigé

EXERCICE 1 première proposition (6 points)
Comportements, mouvements et système nerveux
Le contrôle des flux de glucose, source essentielle d’énergie des cellules musculaires

Motricité volontaire et communication nerveuse

Afin de vérifier chez un patient l’intégrité des voies nerveuses impliquées dans les mouvements volontaires suite à un traumatisme, une équipe médicale lui demande de réaliser une série de flexions du bras.

Expliquer les mécanismes nerveux électriques et chimiques aboutissant à un mouvement volontaire, tel que la flexion du bras, depuis la naissance du message nerveux dans le cortex cérébral moteur jusqu’à la synapse neuromusculaire.

Le mécanisme moléculaire de la contraction musculaire n’est pas à traiter.

Vous rédigerez un texte argumenté. On attend que l’exposé soit étayé par des expériences, des observations, des exemples... éventuellement issus du document proposé.

Document – Circuits des neurones impliqués lors de la flexion volontaire du bras
(Voir schéma descriptif)
Légendes du schéma :

• Muscles antagonistes : Triceps = muscle extenseur ; Biceps = muscle fléchisseur
• Neurone et fibre nerveuse sensitive
• Motoneurone et fibre nerveuse motrice
• Interneurone
• Récepteur sensoriel
• Synapse neuro-musculaire
• Activation : +
• Inhibition : -

EXERCICE 1 deuxième proposition (6 points)
Les climats de la Terre : comprendre le passé pour agir aujourd’hui et demain

L’effet de serre au cours de l’histoire de notre planète

Au cours de son histoire notre planète a connu des changements climatiques globaux. L’effet de serre contrôle pour une grande partie la température moyenne de notre planète.

Expliquer les mécanismes à l’origine des modifications de l’effet de serre au cours des temps géologiques.

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

EXERCICE 2 – De la plante sauvage à la plante domestiquée (9 points)

Quand les fourmis dispersent les graines …

Les fourmis dispersent massivement des graines dont par ailleurs elles peuvent se nourrir. Dans nos régions il s’agit le plus souvent de plantes herbacées des sous-bois qui disposent sur leur graine d’un dispositif n’intervenant pas dans la germination et appelé élaïosome.

Montrer que la dispersion de certaines graines peut reposer sur des interactions mutualistes entre des fourmis et une plante.

Vous organiserez votre réponse selon la démarche de votre choix. Vous veillerez à y intégrer des données issues des documents et les connaissances complémentaires nécessaires.

Document 1 - Pourcentage de semences récoltées par deux espèces de fourmis en fonction de la composition de la semence.

Deux espèces de fourmis sont étudiées : Lasius niger et Myrmica rubra auxquelles les chercheurs présentent deux espèces de plantes la Chélidoine et la Violette dont les graines à élaïosome sont consommées par les fourmis.
Trois propositions de semences sont faites aux fourmis : les graines entières (c'est-à-dire avec élaïosome), les graines sans élaïosome et les élaïosomes seuls.
Les chercheurs notent les pourcentages des différentes semences récoltées par les fourmis.

Document 2 - Caractéristiques des semences de Chélidoine et de Violette

a) Masse moyenne des semences

b) Composition moyenne des élaïosomes et des graines chez toutes les plantes
(Le graphique montre que les élaïosomes sont nettement plus riches en lipides et en acides aminés que les graines, tandis que les graines contiennent plus de protéines).

Document 3 - Nombre de fourmis présentes dans une zone délimitée et période de production de graines.

Une étude réalisée en Allemagne a permis de comptabiliser des fourmis sur une parcelle de terrain délimitée. Le graphique montre un pic de présence des fourmis (environ 200 individus observés) entre avril et juillet, ce qui correspond exactement à la période de production de graines par différentes espèces de végétaux.

Document 4 - Consommation des semences rapportées au nid

Les fourmis de l’expérience suivante sont nourries avec de la gelée nutritive contenant protéines, sucres et vitamines. En plus de la gelée nutritive, des élaïosomes dont les acides aminés sont marqués avec de l’azote ${}^{15}\text{N}$ sont également mis à disposition des fourmis les jours 0 et 1.
On mesure l’enrichissement en azote ${}^{15}\text{N}$ des larves et des adultes au cours d’une semaine.
(Le graphique montre que l'enrichissement en ${}^{15}\text{N}$ augmente fortement chez les larves pour atteindre un plateau vers 11%, alors qu'il reste constant et faible vers 7% chez les adultes).

Document 5 - Dispersion des graines dans l’espace par Myrmica

Sur des zones d’étude de 2,5 m sur 3 m les chercheurs observent la germination de graines (représentées par des cercles blancs sur le schéma) provenant de deux plantes mères (représentées par des cercles gris).
Dans la zone d’étude de gauche il y a des fourmis Myrmica provenant d’un nid indiqué par un triangle. Il n’y a pas de fourmis dans la zone d’étude de droite.
(Les schémas montrent une dispersion beaucoup plus large et éloignée des plantes mères en présence de fourmis, alors qu'en leur absence, les germinations restent concentrées autour des plantes mères).