Bac 2026 Sciences de la vie et de la Terre : sujet et corrigé

EXERCICE 1 : L’utilisation des isotopes en sciences de la Terre (7 POINTS)

Depuis sa formation, la Terre a connu de profondes transformations géologiques et climatiques. Pour en reconstituer l’histoire, les scientifiques disposent d’outils variés. L’étude des isotopes stables ou radioactifs, présents dans des objets géologiques tels que les roches, les sédiments et les glaces, offre à la fois des repères temporels et des indices sur les environnements anciens.

QUESTION :

Expliquer comment l’étude de rapports isotopiques permet de retracer des variations climatiques passées et de dater des objets géologiques.

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

EXERCICE 2 : L’effet incrétine (8 POINTS)

L’ingestion de glucose par la bouche (voie orale) entraîne une augmentation de la glycémie suivie d’une augmentation de l’insulinémie (concentration sanguine en insuline).
L’injection de glucose directement dans le sang entraîne également une augmentation de la glycémie et de l’insulinémie.
Néanmoins, pour une augmentation de glycémie équivalente, l’ingestion orale de glucose entraîne une augmentation beaucoup plus importante de l’insulinémie que l’injection par voie sanguine. C’est ce que l’on appelle l’effet incrétine.

QUESTION :

Déterminer les mécanismes qui expliquent pourquoi l’ingestion de glucose par voie orale provoque une élévation de l’insulinémie plus grande qu’une injection de glucose par voie sanguine (effet incrétine).

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

Remarque : certaines études présentées dans les documents ont été réalisées chez le rat ou chez le chien. On considère que leurs résultats sont transposables à l’être humain.

Document 1 : comparaison de l’effet de l’administration de glucose par voie orale ou par voie intraveineuse sur plusieurs paramètres physiologiques

Des chercheurs ont compilé les données de plusieurs études qui comparent, chez l’humain, les effets de l’ingestion par voie orale de glucose aux effets d’une perfusion intraveineuse isoglycémique (c’est-à-dire induisant le même niveau de glycémie) de glucose.
Les études sont réalisées chez des sujets sains, en bonne santé. Différents paramètres physiologiques sont mesurés au cours du temps, dont la glycémie, l’insulinémie et la concentration sanguine en GLP-1, une hormone sécrétée par l’intestin.

Lors de la première série de mesures, au temps $t=0\text{ minute}$, les individus ingèrent $75\text{ g}$ de glucose (= voie orale). Lors de la deuxième série de mesures, les mêmes individus reçoivent à partir de $t=0\text{ minute}$ une perfusion de glucose dans le sang (voie intraveineuse) qui reproduit l’évolution de la glycémie observée dans la première série de mesures (perfusion isoglycémique).

Évolution de plusieurs paramètres physiologiques après administration orale ou perfusion intraveineuse isoglycémique de glucose :

• A - Glycémie (g/L) : L'évolution du taux de glucose sanguin est identique dans les deux cas, passant de $0,9\text{ g/L}$ à un pic d'environ $1,8\text{ g/L}$ à $t=45\text{ min}$ avant de revenir à sa valeur initiale vers $t=180\text{ min}$.
• B - Insulinémie (mU/L) : Après administration orale, l'insulinémie augmente fortement jusqu'à un pic de $75\text{ mU/L}$ à $t=60\text{ min}$. Après injection intraveineuse isoglycémique, l'insulinémie augmente beaucoup plus faiblement pour plafonner à environ $20\text{ mU/L}$.
• C - Concentration sanguine en GLP-1 (pmol/L) : Après administration orale, la concentration en GLP-1 augmente de $12\text{ pmol/L}$ à un pic de $30\text{ pmol/L}$ à $t=45\text{ min}$. Après injection intraveineuse, la concentration en GLP-1 reste constante autour de $12\text{ pmol/L}$.

Document 2 : effet du glucose sur l’intestin

Des chercheurs ont évalué les effets du passage du glucose dans l’intestin sur la capacité de ce dernier à sécréter certaines hormones dans la circulation sanguine.
Pour cela, ils font circuler, dans une portion isolée d’intestin de chien, une solution de drainage contenant $30\text{ mmol/L}$ de glucose ou de saccharose, ou aucun glucide (pour le niveau de référence). La solution avec saccharose sert de témoin : le saccharose est un glucide qui n’est pas digéré dans cette partie de l’intestin.
Dans le même temps, les chercheurs perfusent les vaisseaux sanguins de cette portion d’intestin avec une solution (entrée par les artères et sortie par les veines) et mesurent, dans les échantillons recueillis, la concentration en GLP-1.

Résultats des dosages :

Les valeurs chiffrées montrent l’évolution (en plus $+$ ou en moins $-$) par rapport au niveau de référence.
Moyennes $\pm$ erreur type. Mesures réalisées sur 4 à 6 portions d’intestin à chaque fois.
$\#$ = significativement différent du niveau de référence
$\ast$ = significativement différent des résultats avec la solution contenant du glucose

Document 3 : localisation des récepteurs au GLP-1 dans le pancréas

Une étude a été réalisée chez le rat pour déterminer la présence de récepteurs au GLP-1 dans le pancréas.
Par une technique appropriée, les cellules endocrines des îlots de Langerhans ont été marquées et localisées sur des coupes fines de pancréas (image A).
Sur les mêmes coupes, des anticorps marqués par une substance fluorescente et spécifiques des récepteurs au GLP-1 ont été appliqués (image B).

• A : un îlot de Langerhans (délimité par le trait blanc sur l’image) dont les cellules $\alpha$ et $\beta$ ont été identifiées et localisées (séparées par les pointillés noirs sur l’image).
• B : le même îlot de Langerhans marqué avec des anticorps fluorescents spécifiques des récepteurs au GLP-1. La fluorescence apparaît sur l’image en gris clair ; l’absence de marquage fluorescent apparaît en gris foncé. La fluorescence est présente spécifiquement au niveau des cellules $\beta$ sécrétrices d'insuline.

Document 4 : effet du GLP-1 sur le pancréas

Document 4a : effet du GLP-1 sur l’expression du gène de l’insuline dans les cellules pancréatiques

L’effet du GLP-1 sur l’expression du gène de l’insuline a été évalué en mesurant la quantité d’ARN messagers (ARNm) produits à partir de ce gène par des cellules pancréatiques de rat mises en culture.
Les ARNm ont été extraits des cellules, puis séparés par électrophorèse et révélés par autoradiographie. La présence des ARNm se traduit par l’apparition d’une tache grise plus ou moins foncée. Plus la quantité d’ARNm est grande, plus la tache est grande et foncée.

Situations expérimentales :

• Témoin : cellules pancréatiques cultivées dans le milieu de culture de base
• GLP-1 : cellules pancréatiques cultivées dans le milieu de culture de base $+5\cdot 10^{-4}\text{ mmol/L}$ de GLP-1

Les mesures par densité optique du niveau de gris des taches montrent que la quantité d’ARNm d’insuline dans la situation GLP-1 est significativement différente et supérieure à celle mesurée dans la situation Témoin.
Les quantités d’ARNm d’autres protéines témoin ont été mesurées et les résultats ne montrent pas de différences significatives entre les situations Témoin et GLP-1.

Document 4b : effet du GLP-1 sur la sécrétion d’insuline par les îlots de Langerhans

Des chercheurs ont évalué les effets du GLP-1 sur des îlots de Langerhans humains isolés en culture. Les îlots sont perfusés continuellement avec une solution physiologique (milieu de culture de base) à laquelle sont ajoutés du glucose et/ou du GLP-1. La sécrétion d’insuline est mesurée.

Sécrétion d’insuline par des îlots de Langerhans isolés (en % du niveau de base) :

• Milieu avec $0,6\text{ g/L}$ de glucose seul : $100\%$ (niveau de base)
• Milieu avec $1,8\text{ g/L}$ de glucose seul : environ $165\%$
• Milieu avec $1,8\text{ g/L}$ de glucose $+10\text{ nmol/L}$ de GLP-1 : environ $220\%$

Moyennes $\pm$ erreur type (barres $\top$) de 6 séries de mesures.
Le niveau de sécrétion de base ($100\%$) est déterminé avec les mesures effectuées dans le milieu avec $0,6\text{ g/L}$ de glucose seul.
$\ast$ et $\#$ : différences significatives.