Bac 2024 Sciences de la vie et de la Terre : sujet et corrigé

Exercice 1 (7 points) :

Montrer comment l’étude de roches sédimentaires permet de reconstituer et de dater les variations climatiques du passé.

Vous rédigerez un texte argumenté. On attend des expériences, des observations, des exemples pour appuyer votre exposé et argumenter votre propos.

Exercice 2 (8 points) :

Une protéine « poison » du grain de pollen

En croisant deux variétés d’une plante nommée « arabette des dames », des scientifiques ont remarqué que les proportions des génotypes des descendants étaient différentes de celles attendues à la génération F2.

Expliquer les différences entre les proportions attendues et les proportions obtenues à la génération F2.

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

Document 1 : Comparaison des gènes présents chez les variétés Shahdara et Mr-0

Deux variétés d’arabette des dames sont croisées : la variété Shahdara et la variété Mr-0. Ces deux variétés diffèrent l’une de l’autre au niveau d’une région du chromosome 3.

• Variété Shahdara : Paire de chromosomes 3 portant les allèles $A{P}^{-}/A{P}^{-}$.
• Variété Mr-0 : Paire de chromosomes 3 portant les allèles $A{P}^{+}PK/A{P}^{+}PK$.

Le gène $AP$ et le gène $PK$ sont tellement proches qu’on considère qu’il n’y a pas de crossing-over possible entre eux. Le gène $PK$ n’est présent que chez Mr-0.

Source : d’après Simon et al, 2021 - preprint

Document 2 : Résultats des croisements réalisés

Document 2a : Représentation schématique des croisements réalisés
Les scientifiques réalisent deux croisements successifs :

• les variétés Shahdara et Mr-0 de lignées pures sont croisées,
• les hybrides F1 sont croisés.

Document 2b : Résultats obtenus pour la génération F2

Source : d’après Simon et al, 2021 - preprint

Document 3 : Origine de la différence entre les proportions attendues et les proportions obtenues à la génération F2

Les scientifiques suspectent que l’écart observé entre les pourcentages attendus et ceux obtenus à la génération F2 pourrait avoir comme origine une anomalie affectant les grains de pollen de la F1.
Des photographies des grains de pollen issus de la variété Shahdara, de la variété Mr-0 et de plants hybrides (F1) ont été réalisées.
Les grains de pollen viables ont une forme arrondie. Les grains de pollens malformés sont indiqués par des flèches. Ces grains avorteront avant d’atteindre la maturité.

Source : d’après Simon et al, 2021 - preprint

Document 4 : La protéine PK, une protéine poison

Le gène $PK$ de la variété Mr-0 code la protéine PK, une protéine « poison » présente dans la cellule mère des pollens. Lorsque le gène $PK$ est présent dans la cellule mère des pollens, tous les grains de pollen formés contiennent la protéine PK. La protéine PK nuit au développement des grains de pollen et réduit leur chance de survie.

(Le document présente un schéma de la méiose d'un individu F1 où la protéine poison PK est distribuée dans les quatre cellules filles).

Source : d’après Simon et al, 2021 - preprint

Document 5 : La protéine AP produite par Mr-0, un possible antidote ?

On s’intéresse à la fonction de la protéine AP produite par l’expression du gène $AP$ chez Mr-0. Cette protéine s’exprime uniquement après la méiose de la cellule mère des pollens. Les scientifiques suspectent que la protéine AP agit comme un antidote en bloquant l’action de la protéine « poison » PK.

Pour vérifier cette hypothèse, les scientifiques étudient la survie des grains de pollen produits par la variété Mr-0. Ces grains de pollen, qui contiennent la protéine « poison » PK, sont étudiés dans deux situations :

• lorsque le gène $A{P}^{+}$ est actif, la protéine AP est produite (témoin),
• lorsque le gène $A{P}^{+}$ est inactif, la protéine AP n’est pas produite (test).

Observation au microscope des grains de pollen produits par la variété Mr-0
Les grains viables apparaissent gris. Les grains non viables apparaissent en noir.
(Les photographies montrent une majorité de grains viables quand AP est produite et une majorité de grains non viables quand elle ne l'est pas).

Source : d’après Simon et al, 2021 - preprint

Document 6 : Séquences des allèles du gène AP

On séquence le gène $AP$ chez les variétés Mr-0 et Shahdara. Les séquences de nucléotides (du nucléotide n°297 au n°326) ainsi que les séquences d’acides aminés correspondants (de l’acide aminé n°99 au n°108) sont présentées ci-dessous.
Les acides aminés n°101 et n°105 jouent un rôle clé dans les capacités d’interaction de la protéine AP avec la protéine PK.

Séquences nucléotidiques :

nucléotide n°      300   305   310   315   320   325
                    |     |     |     |     |     |
Allèle AP+ (Mr-0)     G A G G A A G A C T A C T A C A G A C G C T T G G C A C T T
Allèle AP- (Shahdara) . . . . . . T . . . . . . . . . . T . . . . . . . . . . .

Séquences d'acides aminés :

acide aminé n°     100               105
                    |                 |
Protéine AP (Mr-0)     Glu Glu Asp Tyr Tyr Arg Arg Leu Ala Leu
Protéine AP (Shahdara)  .   .  Val  .   .   .  Cys  .   .   .

(Le symbole "." indique une identité avec la séquence de référence Mr-0).

Source : d’après Simon et al, 2021 – preprint