Bac 2023 Sciences de la vie et de la Terre : sujet et corrigé

Approvisionnement en glucose des cellules nerveuses

Une diminution du taux de glucose dans le sang conduit à des malaises. Ceux-ci résultent d’un dysfonctionnement de cellules nerveuses qui ont besoin d’un approvisionnement continu en glucose pour leur métabolisme. En effet les cellules nerveuses ne disposent pas de réserves pour fabriquer leur ATP.

Expliquer en quoi le maintien de l’approvisionnement en glucose des cellules nerveuses contribue à la synthèse d’ATP.

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

Le contrôle de la croissance de l’épinard

Chez l’épinard de l’espèce Spinacia oleracea, la plante se présente en rosette en période de « jours courts » c’est-à-dire lorsque l’éclairement est inférieur à 13 heures par jour. Lors du passage en « jours longs », on observe une croissance importante de la tige.

Expliquer les modalités de la croissance en longueur de la tige d’épinard lors des passages en « jours longs ».

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

Document 1

Document 1a - Rappel de la morphologie d’une tige
(Schéma montrant un segment de tige avec des nœuds et un entre-nœud).

Document 1b - Morphologie d’un plant d’épinard selon la photopériode
Cultivé en « jours courts » (éclairement inférieur à 13 heures par jour), l’épinard est une plante en rosette. Au bout du $10^{\text{eˋme}}$ jour « de jours longs », il y a élongation de la tige au niveau des cellules des entre-nœuds.

• A : morphologie d’un plant d’épinard (en rosette) en « jours courts »
• B : morphologie d’un plant d’épinard en « jours longs »

Document 2 - Chaîne de biosynthèse des gibbérellines et rôle de la 3 béta-hydroxylase

Document 2a - Voie de synthèse simplifiée des gibbérellines
Les gibbérellines (GA) sont des hormones produites dans les jeunes feuilles des bourgeons apicaux, les pétioles et les tiges. Une voie de synthèse simplifiée est schématisée ci-dessous à partir d’un précurseur (P), molécule produite dans les tiges de l’épinard. Chaque étape représentée ci-dessous par une flèche est contrôlée par une enzyme spécifique. La 3 béta-hydroxylase est l’une de ces enzymes.

$$P⟶G{A}_{20}⟶G{A}_1⟶G{A}_8$$

Document 2b - Rôle de la 3 béta-hydroxylase dans la synthèse des gibbérellines
Le prohexadione-Calcium ou BX 112 est une substance inhibitrice de l’enzyme 3 béta-hydroxylase.

Tableau présentant les quantités de gibbérellines présentes dans le plant d’épinard après 9 jours d’exposition en « jours longs » chez des plants traités ou non par le BX 112

Document 3 - Les gibbérellines et la croissance en longueur des épinards
On cherche à déterminer la gibbérelline active et les effets de sa concentration sur la croissance en longueur de la tige d’épinard.

Document 3a - Expérience n°1 et résultats obtenus
On mesure la croissance de la tige d'épinard de « jours longs » après application d'un inhibiteur de croissance BX-112, 3 jours avant le passage en « jours longs ». On ajoute la $G{A}_{20}$ dans un cas et la $G{A}_1$ dans l'autre cas.
(Graphique montrant la longueur de la tige en cm en fonction du temps en jours. Les courbes montrent que le traitement BX-112 + $G{A}_1$ suit la courbe du témoin sans traitement, alors que le traitement BX-112 seul ou BX-112 + $G{A}_{20}$ montre une croissance très faible).

Document 3b - Expérience n°2 et résultats obtenus
On applique l'inhibiteur de croissance BX-112 à une plante d'épinard de « jours longs », puis on applique des doses croissantes de $G{A}_{20}$ et $G{A}_1$. Les mesures de la taille de la tige se font après 22 jours en condition de « jours longs ».
(Graphique montrant la longueur de la tige en cm en fonction de la concentration en gibbérellines en $\mu g$ par plante. La courbe pour $G{A}_1$ montre une forte augmentation de la longueur avec la concentration, tandis que celle pour $G{A}_{20}$ reste plate et basse).

Document 4 - L’influence de la photopériode sur la synthèse des gibbérellines
Des chercheurs mesurent les concentrations des gibbérellines $G{A}_{20}$ et $G{A}_1$ présentes dans le plant d’épinard en fonction de leur durée d’éclairement en « jours longs ». Ils constatent que la tige ne commence à s’allonger qu’au dixième jour.

Tableau des quantités de gibbérellines présentes dans le plant d’épinards selon la durée d’exposition en « jours longs »

Document 5 - Le déterminisme génétique de la croissance
Certaines plantes de petite taille, comme le pois nain Pisum nana, présentent un entre-nœud de longueur quasiment nul comparé au pois de taille classique Pisum sativum pour lequel cette longueur est beaucoup plus importante.
Le gène « Le » contrôle la synthèse de l’enzyme 3 béta-hydroxylase qui intervient dans la croissance en longueur de la tige. Ce gène s'exprime dans la tige du pois en croissance. Dans le cas des pois de petite taille, ce gène est muté et ne permet pas la synthèse d’une enzyme fonctionnelle.
La chromatographie a permis de doser l’abondance de certaines gibbérellines chez une plante de phénotype classique (a) et chez une plante naine (b). Chaque pic permet de visualiser l’abondance d’une gibbérelline (Notée GA 1, GA 8, GA 20 et GA 29).
(Chromatogrammes montrant des pics élevés pour $G{A}_1$ et $G{A}_8$ chez la plante classique (a), alors que ces pics sont quasi absents chez la plante naine (b) qui présente un pic très élevé de $G{A}_{20}$).