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

Dans une roche ou dans la glace, les quantités de différents isotopes d’un élément donné sont accessibles par analyse géochimique.

QUESTION :

Expliquer comment l’analyse quantitative des isotopes est utilisée pour l’étude du passé géologique de notre planète.

Vous rédigerez un texte argumenté. Vous appuierez votre exposé éventuellement à partir du document proposé et/ou d’observations et/ou d’exemples judicieusement choisis.
Le document est conçu comme une aide : il peut vous permettre d’illustrer votre exposé mais son analyse n’est pas attendue.

Document : quelques isotopes utilisés en sciences
Les isotopes sont présentés dans le tableau selon leur abondance relative.

${}^{\ast }$ : isotopes radioactifs

Le foie joue un rôle dans la régulation de la glycémie. Certaines infections hépatiques peuvent perturber cette régulation.

QUESTION :
Montrer que l’infection par le virus de la COVID-19 provoque une perturbation de la régulation de la glycémie qui pourrait être traitée avec des anticorps.

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

Document 1 : entrée du virus de la COVID-19 dans la cellule et molécules impliquées
ACE2 (angiotensin conversion enzyme 2) est une protéine de la membrane des hépatocytes, des cellules du foie, et spike est une protéine virale.

(Schéma montrant l'interaction entre la protéine ACE2 de l'hépatocyte et la protéine spike du virus de la COVID-19, suivie de l'entrée du virus dans le cytoplasme)

Document 2 : suivis de patients atteints ou non de la COVID-19

A) On suit quotidiennement la glycémie de patients entrés à l’hôpital pour une infection par le virus de la COVID-19 ou pour un autre motif. Ils présentent tous une glycémie normale à leur entrée à l’hôpital. Leur glycémie est mesurée pendant trente jours puis on calcule la proportion de patients qui présente une hyperglycémie chronique.

B) Des échantillons de foie de patients décédés de la COVID-19 sont analysés au microscope. Dans ces échantillons, on recherche une protéine du virus de la COVID-19 appelée spike, à l’aide d’un anticorps couplé à une molécule fluorescente. La fluorescence apparaît en couleur claire sur la microphotographie. Les flèches indiquent des zones d’intérêt.

(Microphotographie montrant des points de fluorescence dans le tissu hépatique)

Document 3 : deux voies métaboliques impliquant le glucose

La glycolyse est une voie métabolique qui consomme du glucose. À l’inverse, la néoglucogénèse est une autre voie métabolique qui en produit. La PK (pyruvate kinase) et la PEPCK (phosphoénolpyruvate carboxykinase) sont deux enzymes catalysant des réactions chimiques appartenant au métabolisme du glucose.

(Schéma montrant les relations métaboliques : glucose $\leftrightarrow$ phosphoénolpyruvate ; phosphoénolpyruvate $\to$ pyruvate via l'enzyme PK (glycolyse) ; oxaloacétate $\to$ phosphoénolpyruvate via l'enzyme PEPCK (néoglucogénèse))

Document 4 : impact de l’infection par le virus de la COVID-19 sur les hépatocytes

A) Des hépatocytes sains, sont cultivés sans virus de la COVID-19 (« S »), ou cultivés avec le virus de la COVID-19 (« V »). Ils sont placés dans une solution de culture pauvre en glucose au début de l’expérience. La concentration en glucose de la solution est mesurée après une heure d’incubation.

(Graphique à barres montrant une concentration en glucose d'environ $600\mu mol.L^{-1}$ pour S et environ $1050\mu mol.L^{-1}$ pour V)
${}^{\ast }$ indique une différence significative entre les deux valeurs.
I représente la dispersion des valeurs autour de la moyenne.

B) Dans les mêmes hépatocytes, on mesure l’activité d’une enzyme, la phosphoénolpyruvate carboxykinase (PEPCK).

(Graphique à barres montrant une activité de la PEPCK d'environ $0,4$ unité arbitraire pour S et environ $1,9$ unité arbitraire pour V)
${}^{\ast }$ indique une différence significative entre les deux valeurs.
I représente la dispersion des valeurs autour de la moyenne.

Document 5 : effet d’anticorps spécifiques d’ACE2

A) Des hépatocytes sains sont placés dans trois conditions. Ils sont cultivés sans virus (« S »), ou cultivés avec le virus de la COVID-19 (« V »), ou cultivés avec le virus et traités avec un anticorps spécifique d’ACE2 (« V+AC »). On détermine dans les hépatocytes la quantité d’ARN messager (ARNm) codant des protéines virales.
On rappelle que les anticorps sont des protéines de grande taille, synthétisées par le système immunitaire adaptatif et qui peuvent se fixer de manière spécifique à leur cible.

(Graphique à barres montrant une quantité d'ARNm nulle pour S, d'environ $260$ unités pour V et d'environ $180$ unités pour V+AC)
${}^{\ast }$ indique une différence significative entre les deux valeurs.

B) Les mêmes hépatocytes sont placés dans une solution de culture pauvre en glucose. La concentration en glucose de cette solution est mesurée après une heure d’incubation.

${}^{\ast }$ indique une différence significative par rapport à la concentration mesurée pour les hépatocytes S et les hépatocytes V+AC.