https://lewebpedagogique.com/bouchaud 21_Tspe_P1_dst.docx 1

DST « chapitre P1 » Durée : 1h

Développement d’un raisonnement scientifique pour résoudre le problème posé.

La croissance orientée des racines.

Chez un végétal, les organes aériens montrent un phototropisme positif, c’est-à-dire qu’ils poussent vers la lumière. Les racines, quant à elles, s’enfoncent verticalement vers le bas dans le sol lors de leur croissance : il s’agit d’un gravitropisme positif.

Exploiter l’ensemble des données et vos connaissances pour déterminer le facteur externe responsable de la croissance orientée des racines et pour proposer un mécanisme expliquant pourquoi une racine placée à l’horizontale se redresse verticalement.

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

Document 1. La roue de Knight (1806).

Knight, en 1806, a fait pousser de jeunes plantules de moutardes en bordure d’une roue placée à la verticale et qu’il a fait tourner autour d’un axe central à vitesse lente : l’action latérale de la pesanteur est annulée. Il observe alors que la plantule garde son orientation initiale.

Plantule témoin placée à l’horizontale observée au bout de 48 h

Résultat de l’expérience de la roue de Knight

La plantule garde reste à l’horizontale au bout de 48 h.

Tiré de Physiologie végétale, 2. Développement d’après Heller et coll. Chez Dunod, 2000

Document 2. Une expérience sur les racines.

On place trois lots de plantules en croissance, de telle sorte que leurs racines soient à l’horizontale. Le lot 1 sert de témoin. On pratique l’ablation de la coiffe sur les racines du lot 2. Sur les racines du lot 3, on pratique l’ablation de la coiffe, mais on applique aussitôt un bloc de gélose contenant de l’auxine ; le bloc est placé sur la face inférieure de la racine. On observe alors la direction de croissance des racines dans chaque lot.

Tiré de SVT 1ère S Belin, 2001

https://lewebpedagogique.com/bouchaud 21_Tspe_P1_dst.docx 2

Document 3. Statocytes de la coiffe d’une racine de lentille (Lens culinaris) observés au MET.

Les cellules de la coiffe sont les statocytes. Elles contiennent de gros amyloplastes (appelés dans ce cas « statolithes »), organites denses riches en amidon.

Une racine qui est placée à l’horizontale retrouve rapidement une croissance vers le bas. En revanche, lorsque des plantes mutantes aux racines dépourvues d’amyloplastes sont placées à

l’horizontale, leurs racines poussent invariablement à l’horizontale.

Tiré de Physiologie végétale, 2. Développement d’après Heller et coll. Chez Dunod, 2000

Document 4. Des mécanismes moléculaires.

La sédimentation des amyloplastes provoque l’activation de transporteurs transmembranaires (=

protéines localisées dans la membrane plasmique et qui la traversent) de l’auxine. il s’agit de protéines membranaires pouvant faire passer l’auxine de l’intérieur de la cellule vers l’extérieur, ou inversement. De proche en proche, ce système permet un transport de l’auxine au sein de l’organe racine.

Document 5. Variation de l’élongation de cellules de tige ou de racine en fonction de la concentration en auxine.

D’après planet-vie.ens.fr

https://lewebpedagogique.com/bouchaud 21_Tspe_P1_dst.docx 3

Correction.

Comment expliquer qu’une racine en position horizontale retrouve sa position verticale ?

Ce n’est pas une démarche imposée qui est proposée ici, mais les points clés qui doivent être dégagés des documents

Eléments tirés des documents + interprétations + connaissances utiles. Document 1. Une plantule placée à l’horizontale et observée au bout de 48h montre que la zone racinaire en croissance retrouve sa position verticale (gravitropisme positif). Une plantule placée en état d’apesanteur garde son orientation horizontale. C’est donc la pesanteur (la gravité) qui est le stimulus qui permet à la racine de pousser verticalement vers le bas.

Document 2. Le lot témoin avec coiffe montre une orientation progressive de la racine en croissance vers le bas (retour à la verticale). Le lot 2 sans coiffe montre que la racine reste horizontale. La coiffe est donc la zone racinaire qui perçoit la gravité (comparaison 2/1) Le lot 3 montre qu’en l’absence de coiffe et en présence d’un bloc d’auxine placé sous la racine la courbure se produit cependant. La comparaison 3/2 permet d’indiquer que l’auxine intervient dans la courbure.

Document 5. On constate qu’au niveau racinaire l’auxine provoque ou empêche l’élongation cellulaire. Pour de faibles concentrations (comprises entre 10-11 et 10-9 g/mL), on observe une croissance cellulaire racinaire. Pour des concentrations plus élevées, la croissance cellulaire racinaire est inhibée.

Apport de connaissances dans la démarche : l’auxine est une phytohormone qui intervient dans l’élongation cellulaire. La courbure est provoquée par une différence d’allongement des cellules en croissance (en arrière de la zone méristématique) : les cellules s’allongent moins sur une face de la racine là où la concentration en auxine est la plus élevée, et plus sur la face opposée (là où la concentration en auxine est plus faible), ce qui permet la courbure.

Lien entre données pour la réponse à la problématique : la coiffe perçoit l’orientation anormale de la racine et envoie un messager chimique, l’auxine, qui provoque la courbure racinaire. Document 3. Les cellules de la coiffe (statocytes) contiennent des amyloplastes (statolithes) qui sédimentent à la base des cellules (on interprète leur changement de position par leur déplacement entre les images 1 et 2). Les cellules de la coiffe mutantes dépourvues de statolithes ne se redressent pas à la verticale. Les statolithes interviennent à l’échelle cellulaire dans la courbure racinaire.

Document 4. La sédimentation des statolithes à la base de la cellule provoque l’activation de transporteurs membranaires à l’auxine. Ces transporteurs permettent le déplacement de l’auxine de proche en proche au sein de la racine.

Conclusion (réponse à la problématique). La gravité est perçue par les cellules situées dans la coiffe racinaire. Sous l’effet de la gravité, les statolithes (amyloplastes) sédimentent à la base de la cellule, ce qui active des transporteurs membranaires permettant le déplacement de l’auxine vers la zone d’élongation cellulaire. Les cellules qui reçoivent alors de l’auxine en forte concentration voient leur allongement cellulaire empêché contrairement aux cellules situées sur la face opposée de la racine (allongement favorisé). La racine se courbe alors progressivement lui permettant de retrouver sa position verticale.

https://lewebpedagogique.com/bouchaud 21_Tspe_P1_dst.docx 4

Démarche de résolution personnelle 2 1 0

Construction d’une démarche cohérente bien adaptée au sujet

Construction insuffisamment cohérente de la démarche

Absence de démarche ou démarche incohérente

Analyse des documents et mobilisation des connaissances, dans le cadre du problème scientifique posé

4 3 2 1 0 Informations issues des documents pertinentes, rigoureuses et complètes et connaissances mobilisées pertinentes et complètes pour interpréter

Informations issues des documents pertinentes, rigoureuses et complètes mais connaissances à mobiliser insuffisantes pour interpréter

Informations issues des documents incomplètes ou peu rigoureuses et connaissances à mobiliser insuffisantes pour interpréter

Seuls quelques éléments pertinents issus des documents et/ou des connaissances

Absence ou très mauvaise qualité de traitement des éléments prélevés

Exploitation (mise en relation/cohérence) des informations prélevées et des connaissances au service de la résolution du problème

3 2 1 0 Argumentation complète et pertinente pour répondre au problème posé

Argumentation incomplète ou peu rigoureuse Argumentation absente et/ou réponse explicative absente ou incohérente Réponse explicative

cohérente et complète avec le problème posé

Réponse explicative cohérente avec le problème posé

Absence de réponse ou réponse non cohérente avec le problème posé