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1ère PARTIE : (8 points)

GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION

Contournement des contraintes de la vie fixée

Les végétaux terrestres sont pour la plupart des êtres vivants fixés. La vie fixée impose des contraintes.

Expliquer comment l’organisation d’une plante à fleurs ainsi que sa collaboration avec d’autres

espèces permettent de répondre aux contraintes de la vie fixée.

L’exposé devra comporter une introduction, un développement structuré, une conclusion et sera illustré par

un schéma au choix du candidat.



SYNTHÉSE (5 points).

De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité

La biodiversité actuelle peut être considérée comme la diversité des espèces existantes aujourd’hui. Elle

résulte de la transformation des populations au cours du temps.

Montrer, à partir d’exemples, comment la dérive génétique et la sélection naturelle participent à

l’évolution de la biodiversité.

L’exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion. Vous vous appuierez sur un exemple

pour chaque mécanisme.

QCM (3 points).

Génétique et évolution

Compléter le QCM (ANNEXE de la page 7/7, qui sera à rendre avec la copie).

ANNEXE : à rendre avec la copie

PARTIE I


QCM (3 points)

Cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions

1 – Les crossing-over inégaux sont : □ une anomalie de la méiose qui permet parfois de générer de la diversité génétique,

□ une anomalie de la méiose qui n’a jamais aucune conséquence génétique,

□ un processus normal de la méiose qui ne produit aucune anomalie,

□ un processus normal de la méiose qui produit de la diversité.

2 – De grands changements phénotypiques peuvent apparaître si l’expression des gènes de

développement varie : □ en intensité et en chronologie obligatoirement,

□ en intensité ou en chronologie,

□ en intensité uniquement et pas en chronologie,

□ en chronologie uniquement et pas en intensité.

3 – La polyploïdie qui existe chez les plantes : □ peut s’écrire 2n si elle fait suite à un doublement du stock de chromosomes,

□ peut s’écrire 2n et résulte d’une hybridation,

□ peut s’écrire 4n, si elle fait suite à un doublement du stock de chromosomes,

□ peut s’écrire 4n et résulte d’une hybridation.

1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (8 points).


Expliquer comment la méiose permet la diversité génétique des gamètes en vous limitant au cas d'un individu hétérozygote pour trois gènes.

Vous illustrerez votre raisonnement par des schémas successifs* en partant d'une cellule possédant deux paires de chromosomes. - La première paire porte le gène A (allèles A1 et A2) et le gène B (allèles B1et B2). - La seconde paire porte le gène C (allèles C1 et C2). Votre exposé comportera une introduction, un développement structuré et une conclusion. * Il n'est pas attendu que toutes les étapes de la méiose soient schématisées. 1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (8 points).


A la suite des résultats d’une analyse de sang, un médecin a proposé à une femme enceinte la réalisation du caryotype de son fœtus. QCM (2 points)

Afin d’interpréter le caryotype, répondre au QCM sur la feuille annexe qui sera jointe à la copie.

Questions de synthèse (6 points)

Le QCM permet d’identifier une anomalie majeure du caryotype. Décrire un des mécanismes pouvant aboutir à cette anomalie.

L’exposé sera structuré avec une introduction, une conclusion et sera accompagné de schémas titrés et légendés de méiose et de fécondation. Le schéma concernant la méiose débutera par une cellule simplifiée comportant deux paires de chromosomes dont celle concernée par l’anomalie. Document : caryotype de fœtus

D’après laboratoire de cytogénétique- biologie de la reproduction- C.E.C.O.S – génétique et biologie prénatalebiologie moléculaire du Centre Hospitalier Universitaire de REIMS-4/12/1999

Feuille annexe à rendre avec la copie QCM : à partir des informations tirées du document, cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions 1- Ce caryotype est celui d’une cellule :

☐ d’un homme dont la formule chromosomique est 2n=46

☐ d’une femme dont la formule chromosomique est 2n+1=47

☐ d’une femme dont la formule chromosomique est 2n=46

☐ d’un homme dont la formule chromosomique est 2n+1=47

2- Ce caryotype présente :

☐ une monosomie 21.

☐ une trisomie 18.

☐ une translocation du chromosome 2 sur le chromosome 18.

☐ une trisomie X.

3- Ce caryotype peut être issu de la fécondation :

☐ d’un gamète au caryotype normal par un gamète porteur de deux chromosomes 21

☐ de 2 gamètes porteurs d’une mutation ponctuelle sur le chromosome 5.

☐ d’un ovocyte par deux spermatozoïdes.

☐ d’un gamète au caryotype normal par un gamète résultant d’une méiose dont la première division a

présenté une anomalie.



L'association des mutations et du brassage génétique au cours de la méiose et de la fécondation ne suffit pas à expliquer la totalité de la diversification des êtres vivants. D’autres mécanismes interviennent.

Décrire les mécanismes qui, en dehors de la méiose et la fécondation, sont à l’origine d’une diversification des êtres vivants. Montrer ensuite comment un de ces mécanismes permet d’expliquer des différences entre deux espèces proches génétiquement : l’Homme et le chimpanzé.

L’exposé doit être structuré avec une introduction, un développement et une conclusion. Sont exclus de votre sujet les brassages génétiques intervenant au cours de la méiose et les mécanismes conduisant à des anomalies au cours de la méiose. 1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (8 points).


Le caryotype est caractéristique de chaque espèce.

Expliquez comment la méiose et la fécondation participent à la stabilité du caryotype au cours de la reproduction sexée.

Votre exposé sera accompagné de schémas en choisissant le caryotype 2n = 4.



Des généticiens étudient le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique. Ils prennent comme modèle d’étude deux populations de drosophiles constituées d’individus mâles et femelles homozygotes pour deux gènes indépendants.

Le gène « couleur du corps » présente deux allèles : e+ : corps clair, dominant e- : corps sombre, récessif

Le gène « longueur des ailes» présente deux allèles : vg+ : ailes longues, dominant vg- : ailes courtes, récessif

Des mâles de la population 1 sont placés avec des femelles de la population 2 dans le même flacon d’élevage. Leur croisement aboutit à la génération F1. Les individus issus de la première génération (F1) obtenue sont ensuite croisés avec des individus de la population 2. On obtient une deuxième génération (F2) dans laquelle les généticiens observent, pour les caractères étudiés, une diversité des combinaisons phénotypiques.

En s’appuyant sur cet exemple, proposer un texte illustré montrant par quels mécanismes la reproduction sexuée aboutit, ici, à la diversité phénotypique observée.

L’exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion et sera accompagné de schémas. 1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (8 points).


La fonction de nutrition assure à un organisme sa croissance et son entretien. Elle implique des échanges.

Montrer comment les plantes, bien que fixées, assurent ces échanges à l’interface sol/air.

L’exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion rédigées. Le développement sera exclusivement

réalisé sous forme d’un schéma fonctionnel.


GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION : LA VIE FIXÉE CHEZ LES PLANTES

L'organisation fonctionnelle des plantes (Angiospermes) résulte d'une histoire évolutive qui sélectionne un certain nombre de caractéristiques répondant aux exigences d'une vie fixée à l'interface entre deux milieux, l'air et le sol.

ATTENTION : FEUILLE-RÉPONSE A RENDRE AVEC LA COPIE QCM (3 points)

Cocher la proposition exacte pour chaque question.

Feuille annexe à rendre avec la copie Répondre au QCM en cochant la bonne réponse 1- La plante fixée :

ne possède aucun moyen de défense contre les variations climatiques ne peut jamais se défendre contre les prédateurs peut se reproduire avec une autre plante de la même espèce peut disperser sa descendance sous forme de pollen

2- La racine :

contient uniquement des vaisseaux du xylème ne contient pas de sève élaborée permet l'absorption de matière organique à partir du sol permet l'absorption d'eau et d'ions à partir du sol

3- La fleur :

a une organisation contrôlée par des gènes de développement produit du pollen au niveau du pistil attire toujours des insectes pollinisateurs se transforme en graine après fécondation



Les plantes ont une vie fixée, ce qui peut constituer un obstacle au moment de la reproduction sexuée.

Montrez en quoi une coopération avec des animaux permet la reproduction sexuée de certaines plantes à fleurs.

Votre exposé sera structuré et l'expression écrite soignée.



Les plantes à fleurs (Angiospermes) ont un mode de vie fixée qui présente des particularités.

Montrer que certaines caractéristiques des plantes sont en rapport avec la vie fixée.

L'exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion.




Présentez les différentes contraintes liées à la vie fixée et les caractéristiques des végétaux terrestres qui peuvent leur être reliées.

Votre travail sera structuré et comportera une introduction et une conclusion rédigées. Le développement sera réalisé sous la forme d'un tableau présenté sur une double page. 1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (8 points).



Présentez les différentes contraintes liées à la vie fixée et les caractéristiques des végétaux terrestres qui peuvent leur être reliées.

Votre travail sera structuré et comportera une introduction et une conclusion rédigées. Le développement sera réalisé sous la forme d'un tableau présenté sur une double page. 1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (8 points).


La fonction de nutrition assure à un organisme sa croissance et son entretien. Elle implique des échanges.

Montrer comment les plantes, bien que fixées, assurent ces échanges à l’interface sol/air.

L’exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion rédigées. Le développement sera exclusivement réalisé sous forme d’un schéma fonctionnel. 1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (8 points).


Le syndrome « triplo X », un exemple de diversité du vivant

Louise est une fillette de trois ans qui se distingue de ses camarades de classe par sa grande taille et un léger retard

dans l’acquisition du langage. Lorsque ses parents consultent le médecin traitant, celui-ci leur propose de déterminer

le caryotype de Louise. Cet examen génétique révèle que la fillette possède une particularité chromosomique, le

syndrome « triplo X ».

Document : caryotype de Louise

D’après Docteur Hélène Zattara, Unité de Génétique Chromosomique, Département de Génétique Médicale, Hôpital

d’Enfants de la Timone

En tant que généticien, expliquer aux parents de Louise comment méiose et fécondation maintiennent

normalement la stabilité du caryotype. Préciser ensuite comment une perturbation au cours de la méiose d’un

des parents peut aboutir à la présence de trois chromosomes X dans le caryotype de leur fille.

Votre exposé comportera une introduction, un développement structuré et une conclusion. Il sera illustré de schémas dans lesquels on ne représentera, pour chaque cellule, que les chromosomes sexuels et une autre paire de chromosomes.

LA PLANTE DOMESTIQUÉE

QCM (3 points)

Compléter le QCM (ANNEXE de la page 3/8), qui sera à remettre avec la copie.

QCM (3 points) ANNEXE : à rendre avec la copie

Cocher la bonne réponse pour chaque série de propositions. 1. La sélection exercée par l’Homme sur les plantes cultivées est un processus :

☐ réalisé au départ à partir d’espèces sauvages,

☐ qui a commencé avec la découverte des gènes,

☐ permettant de sélectionner uniquement de façon empirique des caractéristiques semblables aux plantes

sauvages,

☐ exclusivement basé sur les techniques de mutagénèse et de transgénèse.

2. Des plantes possédant des nouvelles propriétés peuvent être obtenues par :

☐ le croisement de variétés différentes et homozygotes pour obtenir des hybrides homozygotes,

☐ le croisement de variétés différentes et homozygotes pour obtenir des hybrides hétérozygotes,

☐ l’autopollinisation d’une même variété,

☐ la pollinisation d’une variété intéressante par des insectes.

3. La transgénèse consiste à :

☐ obtenir des organismes génétiquement modifiés en les soumettant à des agents mutagènes,

☐ à croiser deux individus d’espèces différentes,

☐ à introduire dans le génome de la plante un ou plusieurs gènes provenant d’une autre espèce,

☐ à obtenir des organismes génétiquement modifiés après de multiples croisements.



SYNTHÈSE (5 points)

Les relations entre organisation et mode de vie, résultat de l’évolution : l’exemple de la vie fixée chez les plantes

Dans son ouvrage, « L’éloge de la plante » (2004), le botaniste Francis Hallé discute des surfaces d’échanges chez les végétaux et animaux. « Mesurer la surface d’un végétal n’est pas chose facile […] Quelle peut être la surface aérienne d’un arbre de 40 m de haut ? Une estimation de 10 000 m 2 (1 ha) n’est certainement pas exagérée ; la surface « interne » permettant les échanges gazeux serait 30 fois supérieure. […]. En ce qui concerne les surfaces racinaires, les investigations sont encore plus difficiles et les données encore plus rares : la surface souterraine d’un plant de seigle serait 130 fois plus grande que la surface aérienne. […]. »

Exposer en quoi les structures des organes impliqués dans les échanges nutritifs externes et internes d’une plante sont adaptées à son mode de vie fixé.

L’exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion et sera accompagné d’un schéma fonctionnel synthétique.

GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION LA PLANTE DOMESTIQUÉE

QCM (3 points)

Compléter le QCM (ANNEXE de la page 3/9), qui sera à rendre avec la copie.

QCM (3 points)


Cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions : 1 – La collaboration plante-animal : □ s’exerce exclusivement lors de la pollinisation □ s’exerce lors de la pollinisation et de la fécondation □ s’exerce lors de la pollinisation et de la dispersion des graines □ s’exerce exclusivement lors de la dispersion des graines 2 – Les variétés hybrides : □ sont obtenues par transgénèse

□ combinent des caractères agronomiques des deux parents □ résultent d’auto-croisements □ résultent d’un processus de sélection variétale seule 3 – Les plantes OGM sont le résultat de : □ mutations d’espèces cultivées □ hybridations d’espèces cultivées □ sélections variétales □ génie-génétique 1ère PARTIE : (8 points)


Des hommes sans chromosome Y

Céline et Erwan peinent à avoir leur premier enfant. Les résultats des examens prescrits pour comprendre la cause de cette difficulté montrent qu’Erwan présente une stérilité liée à une anomalie qui touche 1 homme sur 20 000 : – son caryotype présente deux chromosomes X et une absence de chromosome Y, – un des deux chromosomes X porte le gène SRY (Sex-determining Region of Y chromosome) dont le locus est, normalement situé sur le chromosome Y. La présence de ce gène explique qu’Erwan ait développé un phénotype sexuel masculin. Le médecin explique par ailleurs que les chromosomes X et Y présentent, aux extrémités de leur bras, des régions homologues 1 et 2. La présence du gène SRY sur un chromosome X proviendrait donc, en fait, d’un transfert par crossing-over entre les chromosomes X et Y, lors de la méiose.

En tant que médecin, expliquer à ce couple : – comment, dans le cas général de la méiose et la fécondation conduisent à un caryotype XY chez un homme. – comment, dans de rares cas, un événement survenu au cours de la méiose, peut avoir pour conséquence la présence de deux chromosomes X, dont l’un porteur du gène SRY comme chez Erwan.

Votre exposé comportera une introduction, un développement structuré illustré de schémas explicatifs et une conclusion.



La reproduction sexuée est source de diversité génétique. Justifier cette affirmation en considérant uniquement le brassage allélique induit par la méiose.

Votre raisonnement sera illustré par des schémas successifs en partant d’une cellule présentant deux paires de chromosomes : – La première paire portera le gène A avec les allèles A et a ainsi que le gène B avec les allèles B et b ; – La deuxième paire portera le gène E avec les allèles E et e. L’exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion. 1ère PARTIE : (8 points)


Montrer comment les différents mécanismes du brassage génétique au cours de la reproduction sexuée permettent de produire des génotypes qui diffèrent des génotypes parentaux à chaque génération. On considèrera la descendance sur deux générations, de deux parents homozygotes pour deux couples d’allèles indépendants. On précisera les génotypes produits à chaque génération.

La réponse associera textes et schémas. Document de référence :



SYNTHÉSE (5 points). De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité

La biodiversité actuelle peut être considérée comme la diversité des espèces existantes aujourd’hui. Elle résulte de la transformation des populations au cours du temps.

Montrer, à partir d’exemples, comment la dérive génétique et la sélection naturelle participent à l’évolution de la biodiversité.

L’exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion. Vous vous appuierez sur un exemple pour chaque mécanisme.

QCM (3 points). Génétique et évolution

Compléter le QCM (ANNEXE de la page 7/7, qui sera à rendre avec la copie).


PARTIE I


QCM (3 points) Cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions 1 – Les crossing-over inégaux sont : □ une anomalie de la méiose qui permet parfois de générer de la diversité génétique, □ une anomalie de la méiose qui n’a jamais aucune conséquence génétique, □ un processus normal de la méiose qui ne produit aucune anomalie, □ un processus normal de la méiose qui produit de la diversité. 2 – De grands changements phénotypiques peuvent apparaître si l’expression des gènes de développement varie : □ en intensité et en chronologie obligatoirement, □ en intensité ou en chronologie, □ en intensité uniquement et pas en chronologie, □ en chronologie uniquement et pas en intensité. 3 – La polyploïdie qui existe chez les plantes : □ peut s’écrire 2n si elle fait suite à un doublement du stock de chromosomes, □ peut s’écrire 2n et résulte d’une hybridation, □ peut s’écrire 4n, si elle fait suite à un doublement du stock de chromosomes, □ peut s’écrire 4n et résulte d’une hybridation.



La diversification génétique des êtres vivants

La diversification génétique des êtres vivants s’explique notamment par la diversité des gamètes produits lors de la méiose. Au cours de celle-ci des accidents peuvent survenir contribuant aussi à cette diversité.

En vous appuyant sur l’exemple d’une méiose normale d’une cellule à 2n=2 chromosomes et d’un accident de méiose conduisant à une duplication d’un gène, montrer que ces mécanismes sont à l’origine de la diversité génétique des gamètes.

Remarque : la paire de chromosomes homologues sera porteuse d’un gène A (avec les allèles a1 et a2) et d’un gène B (avec les allèles b1 et b2). Votre exposé sera structuré avec une introduction et une conclusion. Il sera accompagné de schémas.

2ème PARTIE – Exercice 1 (3 points)


Chez la drosophile, les caractères « couleur du corps » et « longueur des ailes » sont respectivement codés

par deux gènes.

À partir de l’étude des documents, identifier la bonne réponse parmi les quatre proposées pour

chaque affirmation.

Recopier sur la copie le numéro de la question du QCM page 5/9 ainsi que la lettre correspondant à la

bonne réponse.

Document 1 : Tableau des caractères, gènes, phénotypes et allèles étudiés dans les croisements

réalisés.

Gène codant chaque

caractère

Gène

« couleur du corps »

Gène

« longueur des ailes »

Phénotypes possibles pour

chaque caractère

[clair]

ou [noir]

[longues]

ou [vestigiales]

Allèles codant chaque

phénotype

b+ codant [clair]

b- codant [noir]

vg+ codant [longues]

vg- codant [vestigiales]

Document 2 : Schéma d’un premier croisement. On croise deux lots de drosophiles (P1 et P2) homozygotes pour les deux gènes considérés (c’est-à-dire

possédant deux allèles identiques pour chaque gène) et de phénotype différent. On obtient une première

génération de drosophiles appelée « F1 ».

D’après http://pedagogie.ac-toulouse.fr

Document 3 : Schéma d’un second croisement (croisement test). On croise les drosophiles F1 issues du premier croisement (document 2) par des parents P2. On obtient une

seconde génération de drosophiles appelée « F2 ».

D’après http://pedagogie.ac-toulouse.fr

QCM (répondre sur la copie)

1- Le premier croisement (DOCUMENT 2) permet de conclure que : a) l’allèle b+ est dominant par rapport à l’allèle b- et que l’allèle vg+ est dominant par rapport à l’allèle vg- ;

b) l’allèle b+ est récessif par rapport à l’allèle b- et que l’allèle vg+ est récessif par rapport à l’allèle vg- ;

c) les gènes codant la couleur du corps et la longueur des ailes sont portés par le même chromosome ;

d) les gènes codant la couleur du corps et la longueur des ailes sont portés par des chromosomes différents.

2- Les drosophiles obtenues en F1 sont : a) homozygotes pour les deux gènes considérés ;

b) hétérozygotes pour les deux gènes considérés ;

c) homozygotes pour le gène codant la couleur du corps et hétérozygotes pour le gène codant la longueur des

ailes ;

d) homozygotes pour le gène codant la longueur des ailes et hétérozygotes pour le gène codant la couleur du

corps.

3- A l’issue du second croisement (DOCUMENT 3), les proportions des phénotypes encadrés

s’expliquent par : a) un brassage génétique interchromosomique lors des méioses parentales ;

b) un brassage génétique intrachromosomique lors des méioses parentales ;

c) l’absence totale de crossing-over lors des méioses parentales ;

d) des duplications géniques lors des méioses parentales.



À l’aide de l’exploitation des documents proposés, cocher la bonne réponse dans chaque série de

propositions du QCM et rendre la fiche-réponse avec la copie.

Document 1 : Photographie d’une rosette d’Arabidopsis thaliana.

Document 2 : Mesures de la transpiration foliaire en réponse à des conditions d’humidité variables.

D’après Pantin et al., 2013, Current Biology

PARTIE II – EXERCICE 1 (3 points)


QCM

À partir de la lecture des documents, cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions

1 – La transpiration des feuilles de stade 1 d’Arabidopsis thaliana : □ est supérieure à celle des feuilles de stade 3 et indépendante des conditions d’humidité de l’air,

□ est inférieure à celle des feuilles de stade 3 et indépendante des conditions d’humidité de l’air,

□ est supérieure à celle des feuilles de stade 3 et dépend des conditions d’humidité de l’air,

□ est inférieure à celle des feuilles de stade 3 et dépend des conditions d’humidité de l’air.

2 – L’acide abscissique : □ diminue la transpiration foliaire d’autant plus fortement que l’air est sec,

□ diminue la transpiration foliaire d’autant plus fortement que l’air est humide,

□ augmente la transpiration foliaire d’autant plus fortement que l’air est sec,

□ augmente la transpiration foliaire d’autant plus fortement que l’air est humide.

3 – En se développant, les feuilles d’Arabidopsis thaliana : □ sont soumises à un air plus sec et deviennent plus sensibles à l’acide abscissique, réduisant ainsi leur

transpiration foliaire,

□ sont soumises à un air plus sec et deviennent plus sensibles à l’acide abscissique, augmentant ainsi leur


□ sont soumises à un air plus sec et deviennent moins sensibles à l’acide abscissique, augmentant ainsi leur


□ sont soumises à un air moins sec et deviennent moins sensibles à l’acide abscissique, réduisant ainsi leur

transpiration foliaire.



La recherche de lumière chez les végétaux fixés

La morphologie des végétaux fixés est variable selon les conditions environnementales.

La tige d’une plante poussant à proximité d’une fenêtre présente une croissance orientée de telle manière

que ses feuilles, lieux des réactions de la photosynthèse, se trouvent face à la lumière. Ce phénomène est

appelé phototropisme.

On peut également l’observer sur le coléoptile des Poacées (blé, avoine, maïs…), qui est un étui creux

enveloppant les premières feuilles à la germination. Sur la photographie suivante, on voit de jeunes

germinations de blé qui ont été placée à proximité d’une fenêtre (à droite).

D’après le site http://planet-vie.ens.fr et F. Lalevée

On cherche à déterminer ce qui provoque la croissance orientée d’un coléoptile.

À l’aide de l’exploitation des documents proposés, cocher la bonne réponse dans chaque série de

propositions du QCM et rendre la fiche-réponse avec la copie.

Document 1 : croissance de coléoptiles dans différentes conditions d’éclairement Sur les schémas, on a séparé artificiellement par des traits pointillés les deux côtés de chaque coléoptile,

notés A et B. Pour suivre leur croissance, on a tracé au début de l’expérience de petites marques

équidistantes à l’encre permanente.

Document 2 : dosage de l’auxine produite dans des coléoptiles soumis à différentes conditions

d’éclairement Les points gris représentent les molécules d’auxine.

D’après W.R. Briggs, Plant Physiology, 1963

Document 3 : effet d’un traitement à l’auxine

D’après le site http://www.snv.jussieu.fr

Fiche-réponse à rendre avec la copie

QCM

Cocher la réponse exacte pour chaque proposition.

1. Sous l’effet d’un éclairement unilatéral, la croissance d’un coléoptile est : □ plus importante du côté éclairé que du côté non éclairé.

□ plus importante du côté non éclairé que du côté éclairé.

□ la même du côté éclairé que du côté non éclairé.

□ nulle du côté éclairé.

2. Sous l’effet d’un éclairement unilatéral, la concentration d’auxine dans un coléoptile est : □ plus forte du côté éclairé que du côté non éclairé.

□ plus forte du côté non éclairé que du côté éclairé.

□ la même du côté éclairé que du côté non éclairé.

□ nulle du côté éclairé.

3. L’auxine est une hormone végétale qui : □ provoque une multiplication du nombre de cellules d’un coléoptile.

□ provoque un raccourcissement des cellules d’un coléoptile.

□ provoque un allongement des cellules d’un coléoptile.

□ n’a aucun effet sur la longueur des cellules d’un coléoptile.

4. La croissance orientée d’un coléoptile s’explique par : □ un allongement plus important des cellules du côté éclairé et donc une courbure en direction de la lumière.

□ un allongement plus important des cellules du côté éclairé et donc une courbure dans la direction opposée

à la lumière.

□ un allongement plus important des cellules du côté non éclairé et donc une courbure en direction de la

lumière.

□ un allongement plus important des cellules du côté non éclairé et donc une courbure dans la direction

opposée à la lumière.



Le cri du rhinolophe de Mehely

Une espèce de chauve-souris européenne, le rhinolophe de Mehely (Rhinolophus Mehelyi) , présente la

particularité de pousser des cris de très haute fréquence c’est-à-dire extrêmement aigus, par rapport aux

autres espèces de chauve-souris.

On cherche à comprendre comment l’évolution a pu conduire à la très haute fréquence des cris du

rhinolophe de Mehely.

Cocher la bonne réponse dans chaque série de propositions du QCM et rendre la fiche-réponse avec la

copie.

Document 1 : les cris des chauves-souris Les chauves-souris émettent des cris aigus dont l’écho leur permet de se situer dans leur environnement et

de localiser avec précision les insectes qu’elles chassent. C’est ce que l’on appelle l’écholocalisation.

Plus les cris sont aigus, plus ils sont atténués au cours de leur propagation dans l’air et, par conséquent,

moins ils portent loin dans le milieu. La haute fréquence des cris du rhinolophe de Mehely diminue donc

l’efficacité de son écholocalisation ce qui réduit l’efficacité de la chasse des insectes.

On sait aussi que la fréquence des cris des chauves-souris est un caractère héréditaire.

Document 2 : comportement de femelles de rhinolophes de Mehely confrontées à des cris de

différentes fréquences

Les femelles utilisées sont placées tour à tour face à deux compartiments contenant chacun une enceinte qui

diffuse des cris de rhinolophes de Mehely mâles. On note vers quel compartiment la femelle testée se dirige

lorsqu’elle entend les cris.

D’après S. J. Puechmaille et al.,PlosOne, 2014

Document 3 : degré de parenté entre 28 rhinolophes de Mehely mâles et les autres membres de leur

colonie, en fonction de la fréquence des cris de ces mâles Les rhinolophes de Mehely vivent généralement en colonie de plusieurs centaines d’individus. On prélève

l’ADN des individus d’une colonie et, par comparaison, on évalue le degré de parenté entre 28 mâles de la

colonie et les autres membres de ce groupe.

Un fort degré de parenté entre un mâle et les autres membres de la colonie indique que ce mâle a eu

beaucoup de descendants.

U.A. : unité arbitraire

D’après S. J. Puechmaille et al.,PlosOne, 2014


QCM

Cocher la réponse exacte pour chaque proposition

1. Les résultats expérimentaux présentés dans le document 2 indiquent que les femelles testées

atterrissent : □ davantage dans le compartiment 1.

□ davantage dans le compartiment 2.

□ indifféremment dans chacun des deux compartiments.

□ exclusivement dans le compartiment 2.

2. Les résultats de l’expérience présentée dans le document 2 indiquent que : □ les rhinolophes de Mehely mâles sont attirés par les rhinolophes de Mehely femelles émettant les cris les

moins aigus.

□ les rhinolophes de Mehely mâles sont attirés par les rhinolophes de Mehely femelles émettant les cris les

plus aigus.

□ les rhinolophes de Mehely femelles sont attirés par les rhinolophes de Mehely mâles émettant les cris les

moins aigus.

□ les rhinolophes de Mehely femelles sont attirés par les rhinolophes de Mehely mâles émettant les cris les

plus aigus.

3. Le graphique du document 3 indique que : □ plus un mâle émet un cri aigu plus son degré de parenté avec les autres membres de la colonie est fort.

□ plus un mâle émet un cri aigu plus son degré de parenté avec les autres membres de la colonie est faible.

□ moins un mâle émet un cri aigu plus son degré de parenté avec les autres membres de la colonie est faible.

□ la fréquence du cri d’un mâle est indépendante du degré de parenté avec les autres membres de la colonie.

4. La mise en relation des documents 2 et 3 indique que les mâles avec un cri à : □ haute fréquence sont davantage choisis comme partenaire de reproduction par les femelles ce qui leur

confère une faible descendance.

□ haute fréquence sont davantage choisis comme partenaire de reproduction par les femelles ce qui leur

confère une descendance nombreuse.

□ basse fréquence sont davantage choisis comme partenaire de reproduction par les femelles ce qui leur

confère une faible descendance.

□ basse fréquence sont davantage choisis comme partenaire de reproduction par les femelles ce qui leur

confère une descendance nombreuse.

5. D’après le document 1, le cri à haute fréquence des rhinolophes de Mehely est un caractère : □ appris par les jeunes rhinolophes de Mehely parce qu’il favorise la chasse des insectes.

□ appris par les jeunes rhinolophes de Mehely bien qu’il soit défavorable à la chasse des insectes.

□ déterminé génétiquement et favorable à la chasse des insectes.

□ déterminé génétiquement et défavorable à la chasse des insectes.

6. La persistance d’un cri à haute fréquence de génération en génération chez les rhinolophes de

Mehely résulte : □ d’un phénomène d’apprentissage.

□ d’une hybridation.

□ d’un phénomène de sélection naturelle.

□ d’un phénomène de dérive génétique.



Le riz de la mousson Les caractéristiques des plantes sont en rapport avec la vie fixée. Un espèce de riz, Oryza fluitans, est cultivée dans les zones de mousson qui peuvent subir des inondations plus ou moins durables. Oryza fluitans résiste aux contraintes des inondations progressives et prolongées, en gardant le haut de la tige et les feuilles au-dessus du niveau de l’eau. On cherche à comprendre comment la tige et les feuilles du riz Oryza fluitans sont maintenues hors de l’eau, lors des moussons.

À partir de l’étude des documents, cocher la bonne réponse dans chaque série de proposition du QCM et rendre la fiche-réponse avec la copie.

Document 1 : Organisation de jeunes tiges de riz

Photographie A : aspect typique de plants de riz ayant poussé à l’air libre. Photographie B : aspect typique de plants du même âge sous immersion, lors d’une inondation pendant deux jours. Les flèches indiquent les deux plus jeunes nœuds de chaque tige.

D’après M. Umeda et H. Uchimiya, Plant Physiol, 1994

Document 2 : éthylène et immersion du riz de la mousson Document 2a : mesure de la concentration d’éthylène contenue dans des cavités intercellulaires d’un entrenœud (en µL/L d’air contenu dans ces cavités) de lots de plants de riz immergés et de riz cultivés à l’air libre

D’après J. Fukao et al., The Plant Cell, 2006

Document 2b : longueur des entrenœuds de lots de riz ayant poussé à l’air libre en présence ou en absence d’éthylène

D’après J. Fukao et al., The Plant Cell, 2006


QCM

Cocher la réponse exacte pour chaque proposition 1- En deux jours, l’entrenœud d’un lot de plants de riz immergé :

☐ s’est moins allongé que celui d’un lot de plants de riz du même âge ayant poussé à l’air libre.

☐ s’est allongé trois fois plus que celui d’un lot de plants de riz du même âge ayant poussé à l’air libre.

☐ s’est autant allongé que celui d’un lot de plants de riz du même âge ayant poussé à l’air libre.

☐ a subi une augmentation de 10 cm de plus que celui d’un lot de plants du même âge ayant poussé à l’air

libre

2- L’immersion d’un plant de riz entraîne :

☐ une diminution de la concentration d’éthylène.

☐ une production d’éthylène.

☐ une diminution de la production d’éthylène.

☐une consommation d’1 µL.L-1 d’éthylène.

3- L’éthylène :

☐ induit une augmentation de la longueur des entrenœuds d’environ 35 cm en 7 jours.

☐ agit uniquement sur la longueur des entrenœuds des plants de riz immergés.

☐ agit uniquement sur la longueur des entrenœuds des plants de riz au bout de 7 jours.

☐ entraîne une diminution de la longueur des entrenœuds.

4- Lors de la mousson, le maintien du haut de la tige et des feuilles de riz hors de l’eau est du :

☐ à la fabrication d’éthylène par la plante en contact avec l’air libre.

☐ à la diminution de la concentration d’éthylène autour de la plante.

☐ à la croissance des feuilles qui consomment de l’éthylène.

☐ à l’allongement des entrenœuds sous l’effet de l’éthylène produit par la plante.

2ème PARTIE - Exercice 1 - Pratique d'un raisonnement scientifique dans le cadre d'un problème donné (3 points).


La plante de l’espèce Gorteria diffusa possède des inflorescences présentant une grande variété d’ornementation selon les individus. On étudie deux variétés, la forme « okiep » et la forme « spring ». Chez cette espèce la reproduction se fait par pollinisation croisée (le pollen d’une inflorescence doit se déposer sur une autre inflorescence).

À partir de la seule exploitation des documents, expliquer comment la variété « spring » a une plus grande efficacité de reproduction que la variété « okiep ».

Document 1 : Les inflorescences des deux variétés de Gorteria diffusa.

Document 2 : Visite des fleurs par les insectes de l’espèce Megapalpus capensis. Document 2a : Insecte mâle de l’espèce Megapalpus capensis visitant une fleur de la variété « spring ».

D’après Allan G. Ellis et Steven D. Johnson, 2010 Document 2b : Type de visites des inflorescences par les mâles ou femelles de l’insecte Megapalpus capensis.

D’après Allan G. Ellis et Steven D. Johnson, 2010 Document 3 : Nombre d’inflorescences recevant du pollen exporté d’une autre inflorescence par les mâles ou femelles de Megapalpus capensis.

D’après Allan G. Ellis et Steven D. Johnson, 2010



Le TNF alpha est une molécule intervenant chez l'Homme dans la réaction inflammatoire. Cette molécule a été isolée chez plusieurs Vertébrés. D'autre part, en 2002, des scientifiques ont identifié chez la drosophile (Drosophila melanogaster) une protéine membranaire « Eiger » qui a les mêmes effets que le TNF alpha.

Expliquez en quoi la comparaison des différentes molécules du document 1 indique une origine ancienne commune des molécules intervenant dans la réaction inflammatoire et conforte le positionnement des espèces dans l'arbre phylogénétique du document 2.

Votre réponse consistera en un texte concis, de quelques phrases. Pour le document 1, aucun calcul de pourcentages n'est attendu.

Document 1 : Alignements et comparaisons de différentes protéines (TNF alpha ou Eiger) avec la protéine TNF alpha (TNFa) de l'Homme

Document 2 : Arbre phylogénétique établi sur des critères anatomiques montrant les liens de parenté entre quelques animaux (La numérotation des nœuds est totalement arbitraire).



Brassages chromosomiques chez la drosophile

Au cours de la méiose, les brassages inter et intra-chromosomique produisent une diversité potentiellement infinie de gamètes. On réalise des croisements de drosophiles dont les résultats sont donnés dans le document 1.

On cherche à comprendre lequel de ces deux mécanismes (brassage inter ou intra-chromosomique) est mis en œuvre et quels sont les deux gènes impliqués.

Document 1 : résultats de croisements de drosophiles portant sur les caractères « longueur des ailes » (ailes longues et ailes vestigiales ou réduites) et « couleur du corps » (corps clair et corps noir).

premier croisement

second croisement : croisement test ou test-cross

D’après SVT Dijon

Document 2 : caryotype et portion de la carte génétique de la drosophile (Chaque gène possède un allèle dit « sauvage » à l’origine de l’expression du phénotype « sauvage » qui est le plus présent dans les populations de drosophiles).

D’après E. Altenburg repris dans Génétique de G. Prévost, éditions Hermann -1976 modifié à l’aide du site

http://svt.ac-dijon.fr/

Fiche réponse (Annexe à rendre avec la copie)

QCM : à partir des informations tirées des documents, cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions 1

☐ Le caryotype de la drosophile comprend 2 chromosomes à 2 chromatides

☐ Le caryotype de la drosophile comprend 8 paires de chromosomes

☐ Le caryotype de la drosophile comprend 3 paires de chromosomes et 2 protéines sphériques

☐ Le caryotype de la drosophile comprend 4 paires de chromosomes

2

☐ L’allèle responsable de la couleur claire du corps est dominant par rapport à l’allèle responsable des

ailes vestigiales

☐ L’allèle responsable de la couleur claire du corps est dominant par rapport à l’allèle responsable du

corps noir

☐ L’allèle responsable des ailes vestigiales est dominant par rapport à l’allèle responsable des ailes

longues

☐ L’allèle responsable de la couleur noire du corps est un allèle sauvage

3

☐ Ces croisements illustrent les brassages intrachromosomique et interchromosomique

☐ Ces croisements illustrent le brassage intrachromosomique

☐ Ces croisements illustrent le brassage interchromosomique

☐ Ces croisements sont responsables d’une aberration chromosomique

4

☐ Les gènes impliqués dans ce brassage sont liés

☐ Un seul gène gouverne la couleur du corps

☐ Les gènes impliqués dans ce brassage sont indépendants

☐ Le gène gouvernant la couleur du corps situé sur le chromosome 2 est un des deux gènes impliqués

dans le croisement 5

☐ Toutes les cellules du corps de la drosophile sont haploïdes

☐ Les résultats du premier croisement (F1) permettent de déterminer quels sont les allèles dominants

☐ On appelle test-cross, l’évènement responsable d’une recombinaison intra-chromosomique

☐ Les drosophiles « sauvages » sont plus dangereuses que les drosophiles « mutées »



Brassages chromosomiques chez la tomate

Des croisements entre plants de tomates différents permettent d’obtenir des variétés qui présentent un intérêt pour l’agronomie et la commercialisation.

On cherche à obtenir des grosses tomates dont la vitesse de maturation est compatible avec une distribution commerciale : la maturation doit se réaliser de manière ralentie, afin d'augmenter la durée de conservation du fruit. À partir de l’étude du document, cocher la bonne réponse dans chaque série de propositions du QCM et remettre la feuille avec la copie.

Document : obtention de tomates aux qualités génétiques recherchées : des tomates avec de gros fruits et à maturation ralentie De façon à améliorer les qualités de la tomate, on étudie la transmission du caractère "taille du fruit" et celui de la "vitesse de maturation". Les gènes impliqués dans ces caractéristiques sont au nombre de deux : - un gène détermine la taille du fruit ; il existe sous deux formes d’allèles (p = gros fruits ; p+ = petits fruits) ; - un gène contrôle la maturation ; il existe sous deux formes d’allèles (mat0 = pas de maturation ; matN = maturation normale). On réalise le premier croisement suivant :

On obtient des plantes de F1 qui produisent de petits fruits, à maturation ralentie (les tomates mûrissent, mais lentement : elles se conservent plus longtemps). On réalise ensuite le second croisement :

On obtient en F2, les résultats suivants : - 241 plants [petits fruits, maturation ralentie] - 258 plants [petits fruits, maturation normale] - 249 plants [gros fruits, maturation normale] - 243 plants [gros fruits, maturation ralentie]

D’après http://tomodori.com/6artetscience/hybride_tomates.htm

Fiche réponse (Annexe à rendre avec la copie)

QCM : à partir des informations tirées des documents, cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions 1- Dans ces croisements interviennent :

☐ deux gènes, ayant deux allèles chacun.

☐ deux gènes, ayant un allèle chacun.

☐ 4 gènes, ayant chacun 1 allèle.

☐ 3 gènes, ayant chacun 1 allèle.

2- Le génotype des plantes obtenues en F1 est :

☐ (p+//p ; matN//matN)

☐ (p+//p+ ; matN//mat0)

☐ (p+//p ; matN//mat0)

☐ (p+//p ; mat0//mat0)

3- Le pourcentage de tomates aux qualités génétiques recherchées à l’issue des croisements est de :

☐ 10%.

☐ 25%.

☐ 50%.

☐ 100%.



Historiquement, Georges Cuvier (1769-1832) a défini ainsi l'espèce : « L'espèce est la collection de tous les individus issus de parents communs et de tous ceux qui leur ressemblent autant qu'ils se ressemblent entre eux ».

En utilisant cette définition et les documents ci-dessous, citez deux arguments en faveur de l'appartenance de ces deux tritons à la même espèce et deux arguments qui permettent d'en douter.

Document 1a : Deux tritons présents en Europe : Triturus cristatus et Triturus marmoratus.

Triturus cristatus (Triton à crête) Triturus marmoratus (Triton marbré)

D'après http://www.freenatureimages.eu/animals/index.php/Amphibia-Amfibieen-Amphibians/Triturus-

cristatus-Warty-Newt/Triturus-cristatus-15-Grote-watersalamander-male-Saxifraga-Kees-Marijnissen Document 1b : Répartition géographique des deux populations de tritons : Triturus cristatus et Triturus marmoratus.

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Le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique Chez la souris, comme chez tous les organismes à reproduction sexuée, la diversité génétique s’explique par le brassage génétique ayant lieu lors de la reproduction sexuée. On considère ici 4 caractères phénotypiques de la souris (appelés A, B, F et D) ; des croisements sont réalisés pour mettre en évidence ce brassage. Deux étudiants analysent ces croisements. Ils s’accordent sur le fait qu’il y a bien eu brassage génétique entre ces deux gènes lors de ces deux croisements, mais leurs avis diffèrent concernant les mécanismes mis en jeu pour ce brassage. Le premier étudiant affirme qu’il y a eu à chaque fois uniquement un brassage interchromosomique, l’autre affirme qu’un brassage intrachromosomique a eu lieu, en plus, dans l’un des croisements.

Exploitez les résultats expérimentaux proposés dans le document afin de : - justifier le fait qu’il y a bien eu brassage génétique dans les deux croisements - préciser quel étudiant a finalement raison, en argumentant la réponse. Aucun schéma explicatif n’est attendu.

Document : Résultats de 2 croisements-tests réalisés entre un individu F1 hétérozygote et un parent double récessif.

Phénotypes des parents

Allèles de chaque gène

Résultats (nombre d’individus par phénotype)

Croisement 1 F1 [AB]

Gène A : allèle A dominant

442 - AB 437 - ab

X Parent double récessif

[ab]

allèle a récessif Gène B : allèle B dominant allèle b récessif

64 - Ab 59 - aB

Croisement 2 F1 [FD]

X Parent double récessif

[fd]

Gène F : allèle F dominant allèle f récessif Gène D : allèle D dominant allèle d récessif

492 - FD 509 - fd 515 - Fd 487 - fD

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Obtention d'une nouvelle espèce, Raphanobrassica D'après G.D. Karpechenko Polyploid hybrids of Raphanus sativus Lx Brassica o/eracea L.

L'Homme est capable d'agir sur le génome des plantes cultivées et d'intervenir sur la biodiversité.

À partir de l'étude des documents, cocher la bonne réponse dans chaque série de propositions du QCM, afin de

mettre en évidence les étapes de l'obtention de Raphanobrassica et d'expliquer pourquoi elle n'est pas cultivée

aujourd'hui.

Remettre la feuille-réponse annexe avec la copie

Document 1 : obtention d'un hybride En 1928, Karpechenko, botaniste russe, a pu produire pour la première fois une nouvelle espèce végétale polyploïde

expérimentale. Il a réalisé des croisements entre le chou commun Brassica oleracea et le radis Raphanus sativus. Son

objectif était d'obtenir une espèce présentant des racines de radis et des feuilles de chou. Brassica et Raphanus ont le

même nombre de chromosomes (2n=18) et sont phylogénétiquement proches. La fusion des gamètes (9 chromosomes

de chou et 9 chromosomes de radis) conduit à un nouvel organisme hybride diploïde stérile car les chromosomes des

deux lots ne sont pas homologues.

Document 2 : un exemple de polyploïdie Cet hybride a subi un doublement de son stock chromosomique : une duplication chromosomique (4n=36) permettant

à chaque chromosome d'avoir un homologue. L'individu produit est devenu fertile. Raphanobrassica résulte de

l'assemblage de deux génomes distincts et d'une duplication chromosomique.

R : chromosomes de Raphanus sativus

B : chromosomes de Brassica oleracea

D'après Jules Janick, Classic papers in horticultural science, éd. The Blackburn Press, 1989

Malheureusement, Raphanobrassica présente des racines de choux et des feuilles de radis.

Fiche-réponse

(Annexe à rendre avec la copie)

QCM : Cocher la réponse exacte pour chaque proposition.

1. Raphanobrassica est

☐ une nouvelle plante stérile

☐ une nouvelle plante fertile

☐ une variété de chou

☐ une variété de radis

2. Les processus génétiques qui ont conduit à l'obtention de Raphanobrassica sont

☐ une duplication chromosomique chez le radis et le chou, suivie d'une hybridation

☐ deux duplications successives chez deux espèces possédant 9 chromosomes chacune, suivies d'une hybridation

☐ deux hybridations successives entre deux espèces diploïdes à 36 chromosomes

☐ une hybridation entre deux espèces suivie d'une duplication chromosomique

3. L'hybridation entre le radis et le chou a été possible car

☐ ces deux espèces sont génétiquement identiques

☐ les 9 chromosomes du radis sont homologues aux 9 chromosomes du chou

☐ ce sont deux espèces qui sont proches phylogénétiquement

☐ chacune des espèces diploïdes possède 9 chromosomes

4. Raphanobrassica n'est pas cultivée aujourd'hui car

☐ c'est une espèce transgénique

☐ elle possède des racines de radis

☐ elle possède des feuilles de chou

☐ elle possède un phénotype différent de celui recherché



Intérêt de la mycorhization sur la croissance et la nutrition minérale du palmier dattier Depuis dix ans, la disparition importante de palmiers dattiers dans certaines palmeraies des oasis tunisiennes menace

l'équilibre de ces écosystèmes ainsi que la production agricole de dattes.

Le sol des palmeraies étant particulièrement pauvre et aride, le succès d'une replantation nécessite donc de disposer de

plantules de palmier dattier capables de se nourrir et de croître rapidement.

À partir de l'exploitation des documents, montrer que l'association plante-champignon contribue à améliorer la

croissance et la nutrition minérale des plantules de palmier dattier et peut être ainsi utilisée dans le

repeuplement des oasis.

Document 1 : La mycorhization, une association plante-champignon Les mycorhizes constituent une association symbiotique entre un champignon et une plante assurant des échanges

réciproques d'éléments nutritifs entre les deux organismes.

Dans le sol, au contact des racines de la plante, le champignon se développe sous forme de longs filaments constituant

le mycélium.

Photographie d'une mycorhize observée à la loupe :

D’après Notice pour le praticien n°35 - 2002, Institut fédéral de recherche WSL

Document 2 : Effet de la mycorhization sur la croissance et la nutrition minérale du palmier dattier On étudie l'effet de la mycorhization sur des plantules de palmier dattier cultivées sous serre dans un sol de palmeraie

pendant 2 ans. La masse sèche et la teneur en éléments minéraux sont comparées entre des plantules mycorhizées et

non mycorhizées.

Le tableau suivant présente les résultats obtenus :

Plantes non

mycorhizées Plantes mycorhizées

Masse sèche

(en g)

Système aérien 6,669 9,138

Système racinaire 0,246 0,296

Eléments minéraux

dans les parties

aériennes

(en % de masse sèche)

N 0,0902 0,1012

P 0,0500 0,1245

K 0,495 0,527

D’après Zougari-Elwedi et col., Etudes et gestions des sols, volume 19,3 et4, 2012 - pages 193 à 202


GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION : LA VIE FIXÉE

La pollinisation du baobab repose sur la collaboration entre un animal et une plante.

On cherche à identifier le pollinisateur. A partir de l’étude des documents, cocher la bonne réponse dans chaque série de proposition du QCM. La feuille annexe complétée sera à rendre avec la copie.

Document 1 : quelques caractéristiques de la fleur de baobab

Modifié d’après H. Baillon (extrait de http://www.cosmovisions.com/baobab.htm)

Les fleurs commencent à s'ouvrir le soir et émettent un parfum nauséabond. Le lendemain matin, on retrouve la plupart d’entre elles détruites. Pétales et sépales parsèment le sol et présentent de nombreuses lacérations. La couronne d’étamines et le pistil sont pratiquement intacts et restent fixés à la branche. Les quelques fleurs intactes ne sont pas pollinisées. Document 2 : tableau de quelques caractéristiques des pollinisateurs

Animaux Quelques caractéristiques des pollinisateurs

Période d'activité

Déroulement de la pollinisation

Oiseau diurne Les oiseaux repèrent les fleurs de couleur rouge. Lorsque leur bec plonge au fond du tube afin d’y puiser le nectar, leur tête se frotte aux étamines et le pollen adhère à leurs plumes.

Chauve-souris nocturne L’animal repère les grandes fleurs, blanches et nauséabondes. Il lèche le nectar tout en se recouvrant le museau de pollen.

Insectes Hyménoptère diurne Les hyménoptères repèrent des fleurs présentant des couleurs bleue, jaune et ultraviolette. Ces insectes sont à la recherche d’un nectar sucré. Ils se recouvrent de pollen en se frottant aux étamines.

Lépidoptère diurne Ces lépidoptères repèrent des fleurs présentant des couleurs bleues, jaunes et ultraviolettes. Ces insectes sont à la recherche d’un nectar fluide. Ils se recouvrent de pollen en se frottant aux étamines.

nocturne Ces lépidoptères sont attirés par des fleurs émettant de fortes odeurs agréables. Ces insectes sont à la recherche d’un nectar fluide. Ils se

recouvrent de pollens en se frottant aux étamines.

Diptère nocturne et diurne

Les diptères sont attirés par de petites fleurs colorées, émettant de fortes odeurs nauséabondes. Ces insectes sont à la recherche d’un nectar sucré. Ils se recouvrent de pollen en se frottant aux étamines.

Diurne = durant la journée ; nocturne = durant la nuit

Extraits modifiés de Nabors, M (2004) ; Dibos, C (2010)

Feuille - réponse annexe à rendre avec la copie

QCM : à partir des informations tirées des documents, cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions. 1- On peut déduire que la fleur du baobab est pollinisée par un animal qui :

☐ est actif la nuit et repère une fleur colorée à floraison diurne.

☐ est actif la nuit et repère une fleur blanche à floraison nocturne.

☐ est actif le jour et repère une fleur colorée à floraison diurne.

☐ est actif le jour et repère une fleur blanche à floraison nocturne.

2- On observe que les fleurs pollinisées sont détruites. On peut donc en déduire que :

☐ le pollinisateur est de grande taille et attiré par une odeur agréable des fleurs.

☐ le pollinisateur est de petite taille et attiré par une odeur agréable des fleurs.

☐ le pollinisateur est de grande taille et attiré par une odeur nauséabonde des fleurs.

☐ le pollinisateur est de petite taille et attiré par une odeur nauséabonde des fleurs

3- Les caractéristiques de la fleur de baobab permettent de déduire que la pollinisateur est :

☐ un oiseau

☐un hyménoptère

☐ un lépidoptère diurne

☐ une chauve-souris



La sélection exercée par l'Homme sur les plantes cultivées a souvent retenu des caractéristiques différentes de celles des plantes sauvages et favorisant leur utilisation. On appelle "syndrome de domestication / domestication syndrome" l'ensemble des caractéristiques de la plante qui diffèrent entre la plante sauvage et ses "ancêtres" sauvages.

À l'aide des trois documents fournis, précisez les différentes caractéristiques associées au syndrome de domestication en comparant les blés modernes et ancestraux. Précisez ensuite, en le justifiant, la caractéristique sélectionnée qui a rendu possible les techniques de récolte du blé.

Document 1 : Epis de blé : Epi de blé ancestral sauvage (a) et épi de blé cultivé (d). Chaque épi de blé est formé d'un axe porteur d'épillets (b) qui à maturité se détachent de l'épi chez le blé ancestral sauvage (c) mais restent fixés chez le X blé cultivé ne se séparant que lors du battage (e)

D'après Trends in Ecology and Evolution (AIP) Document 2 : Grains de variétés de blé cultivées modernes (haut) et de variétés sauvages ancestrales (bas) (Le trait d'échelle mesure 1mm).

D'après The Plant Cell April 2010 vol.22 no.4993

Document 3 : Techniques médiévales de moissonnage à la faucille et battage au fléau. Aujourd'hui, dans les pays industrialisés, ces deux gestes techniques sont réalisés par une machine : la moissonneuse batteuse. (Livre d'heures à l'usage de Paris par l'atelier Jouvenel, Lyon XVème siècle)



La vie fixée des plantes

La famille des palmiers regroupe près de 3000 espèces différentes. D’origine tropicale, certaines espèces ont connu au cours de leur histoire une grande extension géographique alors que d’autres sont limitées dans des milieux restreints.

À partir de l’étude des documents, identifier les facteurs qui peuvent expliquer les différences de répartition actuelle des deux espèces de palmier étudiées.

Une réponse argumentée est attendue.

Document 1 : Répartition géographiques des deux espèces étudiées

Le cocotier de mer

Le cocotier de mer, Lodoiceas maldivaca, est une espèce de palmier que l’on ne trouve que dans la région des Seychelles, principalement sur l’île Praslin.

D’après http://sciencesetavenir.fr Le cocotier

Le cocotier, Cocos nucifera, connaît une très vaste répartition géographique actuelle. La comparaison de marqueurs génétiques des différentes populations a permis de reconstituer l’histoire de la dissémination de cette plante dans le monde. – On a pu déterminer l’existence de deux populations ancestrales, l’une en Inde et au Sri Lanka, l’autre en Asie du Sud-est. Ces populations ont connu une grande dissémination naturelle bien avant la domestication du cocotier. – Les navigateurs polynésiens, malais et arabes jouèrent ensuite un rôle important dans la dispersion de ce cocotier dans le Pacifique, en Asie et en Afrique de l’Est. Puis, au XVIe siècle, il fut introduit par les explorateurs européens en Afrique de l’Ouest, aux Caraïbes et sur la côte atlantique de l’Amérique tropicale.

D’après Dissémination et domestication du cocotier à la lumière des marqueurs RFLP – CIRAD 1998 Document 2 : Comparaison des fruits des deux espèces végétales

Espèce La graine Caractéristiques du fruit Utilisations possibles du fruit

Cocotier de mer

(Lodoicea maldivica)

– Très lourd, il peut peser jusqu’à 20kg. – Peut contenir 1 à 3 graines bilobées. – Ne peut flotter que lorsqu’il est desséché et donc stérile. – Atteint sa maturité après plusieurs années

Peu consommé par les populations humaines car la graine est dure à couper et donc de qualité gustative médiocre.

Cocotier (Cocos

nucifera)

– Le fruit du cocotier contient une seule graine, la noix de coco. – La graine est entourée d’une enveloppe fibreuse, la bourre, qui permet au fruit de flotter en mer sur de longues distances. – Le fruit est recouvert d’un épiderme épais et imperméable qui le protège durant son transport. – Atteint sa maturité en 1 an.

– La graine est comestible et particulièrement appréciée par les populations humaines. – La bourre, constituée de fibres rigides, est utilisée pour la production de cordages, de tissus grossiers, de filets…

D’après http://www.cirad.fr et http://www.museum.toulouse.fr/-/des-graines-au-fil-de-l-eau



L’arabette des dames (Arabidopsis thaliana) est une des plantes les plus étudiées pour comprendre le contrôle génétique du développement d’une fleur. On cherche à exploiter la formation de plantes mutantes qui présentent une organisation florale anormale.

À partir des informations extraites des documents, expliquer l’organisation florale particulière des mutants « pistillata ».

Document 1 : Organisation florale d’une plante normale et d’un mutant à fleur dite « pistillata »

Fleur normale

Fleur du mutant « pistillata »

Diagramme florale correspondant Diagramme floral correspondant

V1 : verticille 1 : 4 sépales V2 : verticille 2 : 4 pétales V3 : verticille 3 : 6 étamines V4 : verticille 4 : 2 carpelles soudés formant le pistil

Les pièces florales sont représentées avec le même symbolisme dans les deux diagrammes. Verticille : ensemble de pièces florales insérées au même niveau sur l’axe de la fleur.

D’après www.acces.ens-lyon.fr et www.tuebingen.mpg.de

Document 2 : Contrôle génétique de la mise en place des pièces florales Le développement des pièces florales est sous le contrôle de 3 catégories de gènes de développement (appelés gènes du groupe ABC) dont voici le modèle de fonctionnement

Document 3 : Nombre de différences entre les séquences des gènes du groupe A, B, C chez une plante à fleur normale et chez une plante à fleur mutée « pistillata »

Gènes Nombre de différences

Du groupe A 0

Du groupe B 1

Du groupe C 0



À partir de l’étude des documents, proposer une explication possible à l’impact de l’éclairage nocturne sur la reproduction des plantes à fleurs.

Document 1 : Répartition des papillons de nuit en fonction de l’éclairage artificiel. Les papillons de nuit sont des pollinisateurs nocturnes.

Répartition des papillons de nuit dans une zone non éclairée la nuit (lampadaires éteints)

Répartition des papillons de nuit dans une zone éclairée la nuit (lampadaires allumés)

MacGregor et al., Global Change Biology, 2017 Document 2 : Nombre de visites des fleurs de prairies par des insectes pollinisateurs nocturnes Les visites ont été dénombrées dans sept prairies laissées à l’obscurité la nuit et dans sept prairies éclairées la nuit par des projecteurs.

D’après Knop et al., Nature, 2017.

Document 3 : Pourcentage de fleurs de cirse maraîcher (Cirsium oleraceum) ayant produit des fruits en présence ou en absence d’éclairage nocturne.

D’après Knop et al., Nature, 2017.



Des huîtres consommables toute l’année

Avant les années 2000, on ne mangeait des huîtres que de septembre à avril. Le reste de l’année leur consistance laiteuse, grasse et le goût de leurs organes sexuels matures en diminuaient l’attrait. Depuis, des huîtres dites « des quatre saisons » sont proposées sur le marché. Elles sont le résultat de recherches réalisées par l’IFREMER. Ces huîtres peuvent être dégustées toute l’année car elles sont stériles.

À l’aide de l’exploitation des documents proposés, indiquer sur votre copie le numéro de la bonne réponse pour chaque série de propositions du QCM.

Document 1 : Tableau de quelques caractéristiques de trois types d’huîtres (nommées arbitrairement A, B, C), de même espèce mais présentant des ploïdies différentes.

Huître A Huître B Huître C

Méthode d’obtention de

ces huîtres

Reproduction naturelle

d’huîtres A sauvages

Union de 2 gamètes issus de A : – un ovule triploïde*,

– un spermatozoïde haploïde**.

Croisement d’une femelle A avec un

mâle B

Période de reproduction des

adultes Été Été Aucune

Ploïdie des gamètes produits

n = 10 2n = 20 Pas de gamètes

Consommation De septembre à

avril

Pas de consommation : huîtres conservées par l’IFREMER pour

la reproduction Toute l’année

*Une cellule triploïde présente des chromosomes en triple exemplaire. **Une cellule haploïde présente des chromosomes en un seul exemplaire. Document 2 : Caryotype d’une cellule non reproductrice d’une huître de type A

Karine Bouilly et Al.Journal of Genetics, Vol. 87, No. 2, 2008

QCM (Réponses à reporter sur la copie) Question 1– Les documents nous permettent de dire que : a) Les huîtres A sont haploïdes. b) Les huîtres B sont diploïdes (2n= 20). c) Les huîtres A sont diploïdes. d) Les huîtres C sont tétraploïdes (4n = 40).

Question 2 – Le caryotype des huîtres C est constitué par : a) Un lot haploïde de chromosomes d’origine femelle et un lot diploïde de chromosomes d’origine mâle. b) Un lot haploïde de chromosomes d’origine mâle et un lot haploïde de chromosomes d’origine femelle. c) Un lot haploïde de chromosomes d’origine mâle et un lot diploïde de chromosomes d’origine femelle. d) Un lot diploïde de chromosomes d’origine mâle et un lot diploïde de chromosomes d’origine femelle. Question 3 – Les huîtres C : a) Possèdent un nombre anormal de chromosomes ce qui les rend fertiles. b) Sont triploïdes et consommables toute l’année car elles sont stériles. c) Sont des huîtres obtenues directement par manipulation génétique. d) Peuvent être obtenues par croisement de deux individus C entre eux car eux-mêmes sont triploïdes. 2ème PARTIE – Exercice 1 (3 points)


La vie fixée des plantes L’organogenèse florale est soumise à la régulation d’un système de gènes homéotiques, connus sous le terme de MADS-BOX.

À partir des informations tirées des deux documents, cocher la bonne réponse dans chaque série de propositions du QCM (ANNEXE de la page 7/7, qui sera à rendre avec la copie)

Document 1 : Domaines d’expression des gènes ABC Chez la fleur normale, la formation des pièces florales dépend de l’expression de trois gènes A, B, C, comme illustré ci-dessous :

* carpelle(s) = éléments(s) du pistil

D’après planète-vie

Document 2 : Deux fleurs d’Arabidopsis thaliana. Le tableau ci-dessous présente deux fleurs d’une même espèce et leur diagramme floral (Se : sépales ; Pe : pétales ; Ca : carpelle ; st : étamines) :

Fleur normale Mutant « agamous »

ANNEXE À RENDRE AVEC VOTRE COPIE

THÈME GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION QCM : À partir de la lecture des documents, cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions : 1- Pour une fleur normale, on peut dire que la présence d’étamine est le résultat de : □ l’expression du gène B seul □ l’expression du gène C seul □ l’expression conjuguée des gènes A et B □ l’expression conjuguée des gènes B et C. 2- Chez le mutant agamous, on peut dire que : □ le gène A ne s’exprime pas □ le gène B ne s’exprime pas □ le gène C ne s’exprime pas □ les gènes B et C ne s’expriment pas 3- À partir de l’étude de ces deux fleurs, on peut déduire que chez la fleur normale : □ le gène A inhibe l’expression des deux autres gènes □ le gène C inhibe l’expression du gène A □ le gène C inhibe l’expression du gène B □ le gène B ne s’exprime jamais.

2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement Obligatoire). 5 points


Une nouvelle espèce d’hominidé : l’Homo naledi

En octobre 2013, une équipe de scientifiques américains a découvert dans une grotte d’Afrique du Sud plus

de 1500 ossements fossilisés appartenant à une

quinzaine de grands primates. Selon Lee Berger, le responsable de cette équipe, il s’agit d’une nouvelle

espèce du genre Homo, baptisée Homo naledi.

Mais, tous les spécialistes n’approuvent pas cette classification. C’est le cas du paléontologue français Yves

Coppens qui déclarait en 2015, dans les colonnes du journal Le Monde : « L’Homo en question n’est, bien

sûr, pas un Homo (…) mais un australopithèque de plus ».

À l’aide de l’exploitation des documents mise en relation avec vos connaissances, montrer que la place

d’Homo naledi est encore discutable dans le genre Homo.

Votre réponse intégrera le tableau comparatif donné en annexe, que les scientifiques ont commencé à

remplir à partir de l’analyse des ossements retrouvés d’Homo naledi, et que vous complèterez.

Document 1 : comparaison du diamètre de la première molaire d’Homo naledi avec celui d’autres

espèces fossiles

D’après L. Berger et

al.,eLife, 2015

Document 2 : comparaison du volume de l’encéphale d’Homo naledi avec celui d’autres espèces

fossiles

D’après L. Berger et al.,eLife, 2015

Document 3 : quelques caractéristiques des os de la jambe d’Homo naledi

Document 3.a : vue antérieure de la partie supérieure du fémur d’un Homo naledi,comparée à celle de

deux autres espèces

D’après le site http://pourlascience.fr

Pour comparer cette partie supérieure du fémur, les scientifiques utilisent deux critères :

– la tête du fémur qui peut être réduite ou élargie,

– le col du fémur qui peut être court ou long.

Document 3.b : longueur maximale du tibia d’Homo naledi,comparée à celle d’autres primates

D’après L. Berger et al.,eLife, 2015

Document 4 : pied d’Homo naledi, comparé à celui d’autres primates

D’après L. Berger et al.,eLife, 2015 et le site http:// evolution-biologique.org

Chez Homo naledi, les os représentés en blanc n’ont pas été retrouvés.

Chez le gorille :

– le premier métatarsien s’écarte des autres, il s’agit d’une adaptation au grimper arboricole.

– les tarsiens représentent à peine 1/3 de la longueur du pied contre 1/2 chez Homo sapiens.

Chez Homo sapiens le fait que les tarsiens représentent la moitié de la longueur du pied rend ce dernier

rigide ce qui confère une aptitude à la course.

D’après L. Berger et al.,eLife, 2015 et http:// evolution-biologique.org

Document 5 : comparaison de l’arcade dentaire de la mandibule inférieure d’Homo naledi avec celle

de trois primates

D’après le site http://elifesciences.org

Les lignes tracées sur les arcades dentaires représentent le positionnement des dents (de la canine à la

dernière molaire), sur la mandibule inférieure. La comparaison de l’arcade dentaire se réalise en fonction de

ce critère. Ainsi, les dents sont positionnées soit sur des droites parallèles, soit sur des droites divergentes

(de degré variable).

Document 6 : l’importance de la datation d’Homo naledi Les fossiles d’Homo naledi n’ont pas encore pu être datés. Or, cette datation pourrait s’avérer déterminante

pour la classification.

En effet, si tous les paléontologues s’accordent à dire que cette nouvelle espèce n’appartient pas au genre

Paranthropus, ils hésitent toujours entre le genre Australopithecus et le genre Homo.

La frise ci-dessous indique les périodes d’existences des principales espèces de chacun de ces trois genres.

P = genre Paranthropus

H = genre Homo

A = genre Australopithecus

D’après La Recherche , hors-série mars-avril 2016

Annexe à compléter et à joindre à la copie : tableau réalisé par les scientifiques, à partir de l’analyse

de quelques caractères issus des ossements d’Homo naledi.

2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d'une démarche scientifique ancrée dans des connaissances (Enseignement Obligatoire). 5 points.


Le tambalacoque (Calvaria major) est un arbre endémique de l'île Maurice, c'est à dire qu'il n'existe que sur cette île. En 1973, l'espèce était en voie de disparition : il ne restait en effet que 13 spécimens, tous âgés de 300 ans. Le professeur américain Stanley Temple défendit l'explication selon laquelle la disparition au XVIIe siècle d'un "gros dindon" endémique de l'ile Maurice, le dodo (Raphus cucullatus), se nourrissant de graines et de fruits, pouvait être mise en relation avec celle du tambalacoque. Il émit l'hypothèse que pour germer ces graines devaient transiter par le système digestif du dodo. Ainsi, l'extinction de cet animal condamnait le tambalacoque à la disparition.

Rechercher des arguments favorables à l'existence d'une relation de dépendance exclusive du tambalacoque envers le dodo, défendue par Stanley Temple et montrer que cette idée divise la communauté scientifique.

Votre réponse s'appuiera sur l'exploitation du dosser et l'utilisation de connaissances. Documents de référence

Gravure de dodo (fin du XVIIIe siècle)

Tambalacoque (Calvaria)

Source : http://svt.ocean-indien

Photographie de fruits de tambalacoque

Document 1 : Extrait de "Le pouce du panda" Stephen Jay Gould Les gros fruits du tambalacoque, qui ont quelques cinq centimètres de diamètre, sont composés d'une graine enveloppée dans un tégument dur d'environ un centimètre d'épaisseur. Ce tégument est entouré par une chair juteuse et succulente recouverte par une fine peau externe. Selon les conclusions de Temple, les graines de tambalacoque ne parviennent pas à germer à cause de l'épaisseur du tégument (...). Les premiers explorateurs ont écrit que le dodo se nourrissait des fruits et des graines des grands arbres des forêts. Le dodo avait un "estomac" puissant, rempli de gros cailloux, qui pouvaient abraser et écraser les aliments durs. (...) Temple estima que les téguments des graines de tambalacoque étaient assez épais pour résister à l'écrasement mais pas à l'abrasion (...) . Les dodos auraient fort bien pi régurgiter les téguments, ou leur faire poursuivre leur chemin dans l'appareil digestif (...).

D'après S. Jay Gould, Le pouce du panda (1996)

Document 2 : Les conditions de germination des graines de genévrier

Chez les plantes sauvages, la germination des graines est généralement empêchée par la présence d'un tégument épais, dur et imperméable. Des suivis de germination ont été réalisés pendant 120 jours sur des graines de genévrier dans différentes conditions. L'abrasion au papier de verre permet d'user les téguments des graines.

D'après http://biologie.ens-lyon.fr

Document 3 : Alimentation des oiseaux endémiques et des oiseaux introduits sur l'île de Nouvelle Zélande. Une étude a été réalisée, en Nouvelle Zélande, sur le rôle des oiseaux dans la dispersion des graines de plantes endémiques (Podocarpus halli) et de plantes introduites par l'Homme. Pour cela on a capturé des oiseaux endémiques, comme le Méliphage carillonneur (Anthornis melanura), et différentes espèces de passereaux introduites par l'Homme.

D'après Williams and Karl, fruit in the diet of birds New Zealand, Journal of ecology (1196)

Document 4 : Extrait de "Le pouce du panda", Stephen Jay Gould Le docteur Owadaly du service mauricien des forêts mit sérieusement en doute la thèse de Temple dans un commentaire technique publié dans la revue Science (...). (...) Le service des forêts étudie et réalise depuis quelques années la germination des graines de tambalacoque sans intervention d'aucun oiseau. De plus, un inventaire des forêst tropicales des hautes terres dressé en 1941 a montré qu'il existait une population assez importante de jeunes plants de tambalacoque qui avaient certainement moins de soixante-quinze ans. L'extinction du dodo remonte à 1675 ! (...).

D'après S. Jay Gould, Le pouce du panda (1996) _______________________________________________________________________________________



Le pouillot verdâtre

On étudie la biodiversité chez le pouillot verdâtre (petit oiseau appartenant au genre Phylloscopus). On distingue en Asie, huit populations d’oiseaux réparties en 5 espèces identifiables par de faibles variations morphologiques. On constate que les populations géographiquement proches sont interfécondes, sauf les populations appartenant aux deux espèces Phylloscopus viridanus et Phylloscopus plumbeitarsus.

A partir des documents et de l’utilisation des connaissances, décrire les mécanismes permettant de comprendre pourquoi ces deux espèces géographiquement proches ne peuvent pas se reproduire entre elles.

Document 1 : répartition de différentes populations de pouillots Document 1a : répartition des populations appartenant aux 5 espèces actuelles de pouillot verdâtre autour du plateau Tibétain

D’après http://www.zoology.ubc.ca/~irwin/GreenishWarblers.htm

Document 1b : répartition d’anciennes populations de pouillot verdâtre autour du plateau Tibétain

Sur la carte du document 1a, la zone A représente l’aire de répartition d’une population de pouillots qui a aujourd’hui disparu suite à la déforestation. La zone B représente l’aire de répartition de la population initiale des pouillots, à partir de laquelle des migrations ont eu lieu.

Document 2 : méthode d’étude des chants des pouillots La biodiversité des pouillots verdâtres est caractérisée par de faibles variations morphologiques, mais aussi par des variations du chant. On appelle « sonogrammes » les enregistrements du chant des oiseaux. Les chants des mâles sont constitués de séquences sonores qui se répètent. Afin de rendre l’exploitation de ces enregistrements plus pratique, les séquences sonores identiques ont été remplacées par des lettres de l’alphabet. Plus les lettres sont proches alphabétiquement plus les échantillons sonores sont proches. Les oiseaux peuvent communiquer entre eux si les sonogrammes sont proches.

Conversion d’un sonogramme en lettres alphabétiques

D'après http://biologie.ens-lyon.fr

Document 3 : sonogrammes des 8 populations des 5 espèces étudiées de pouillots verdâtres On a enregistré les chants de pouillots verdâtres mâles de 8 populations localisées dans différents lieux autour du plateau tibétain (voir carte document 1a). Chaque population a un chant caractéristique formé par l’association de 1 à 3 séquences sonores différentes. Le pouillot verdâtre mâle utilise son chant pour défendre son territoire et attirer la femelle. L’étude du comportement sexuel montre que pour s’accoupler les oiseaux se reconnaissent par leur chant.

D’après http://www.zoology.ubc.ca/~irwin/GreenishWarblers.html



L'alimentation d'une femme avant et pendant sa grossesse a-t-elle des conséquences sur le risque pour sa descendance de développer une maladie à l'âge adulte? Les indices s'accumulent … Plusieurs études montrent en effet que, à côté de la mauvaise alimentation, de la sédentarité et de gènes de susceptibilité transmis par les parents, l'environnement de la vie fœtale, et notamment l'alimentation maternelle pendant la grossesse, voire avant celle-ci, jouent un rôle dans l'apparition du diabète de type 2 à l'âge adulte.

Extrait de l’article de La Recherche n° 463- Avril 2012 La souris peut être considérée comme un modèle pertinent pour étudier ces phénomènes chez l’être humain.

À partir des résultats de l’étude sur l’expression du gène Agouti chez la souris, expliquez comment l’alimentation d’une femme enceinte pourrait modifier l’expression des gènes impliqués dans l’apparition de l’obésité chez l’adulte.

Document 1 : Le gène Agouti - Le gène Agouti intervient dans la synthèse de diverses protéines impliquées dans : - la couleur du pelage - la stimulation du système nerveux central au niveau de la zone impliquée dans la prise alimentaire. - le métabolisme des triglycérides (graisse). Concernant la couleur du pelage, le gène Agouti intervient dans le dépôt d’un pigment jaune dans les poils de la souris au cours de son développement embryonnaire. - Il existe plusieurs allèles de ce gène Agouti, qui conduisent à des couleurs de pelage différentes, en modifiant le niveau de synthèse et le type de pigment de la fourrure. Parmi eux, on distingue :

l’allèle a (nonagouti) qui est défectueux en raison d’une mutation qui a provoqué une perte de fonction ; les homozygotes (a/a) sont de couleur noire.

l’allèle Avy (agouti viable yellow) qui a subi l’insertion d’un fragment d’ADN dans la région qui contrôle son niveau d’expression. S’il s’exprime fortement, la souris est jaune. S’il ne s’exprime pas, la souris est noire. Si son niveau d’expression varie entre ces deux états, le pelage est tacheté à différents degrés.

Ainsi, les hétérozygotes (Avy/a) présentent des différences de pelage :

- Pour ces raisons, le gène Agouti a été utilisé chez la souris pour étudier l’effet du régime alimentaire sur le taux d’expression de l’allèle Avy.

Document 2 : Relation entre l’alimentation et l’expression génique 2a : Effet de l’alimentation sur l’expression du gène agouti. En 1998, Craig Cooney et son équipe (Arkansas, Etats-Unis) réalisent une expérience sur deux lots de souris gestantes : · un lot dont la nourriture est supplémentée, c'est-à-dire qu’on y ajoute des molécules capables de donner un groupement méthyle (CH3) à d’autres molécules comme par exemple l’ADN. · un lot dont la nourriture n’est pas supplémentée. Les descendants de ces femelles sont tous de génotype (Avy/a).

2b : Pourcentage moyen de méthylation dans différents tissus pour différents phénotypes

Les mesures sont réalisées sur des tissus extraits de souris de même génotype (Avy/a) âgées de 150 jours.

D’après Robert A. Waterland and Randy L. Jirtle, Transposable Elements: Targets for Early Nutritional Effects on Epigenetic Gene Regulation.

Document 3 : Évolution de la prise de poids moyenne, sur 60 semaines des descendants hétérozygotes (Avy/a) Pour les phénotypes Yellow et Pseudo-agouti



Les épinoches à trois épines (Gasterosteus aculeatus) sont des poissons qui se présentent sous deux formes (épinoche marine et épinoche d'eau douce), selon le lieu où ils vivent. Leurs prédateurs varient selon les milieux de vie.

À l'aide des documents ci-dessous et de vos connaissances, proposer une hypothèse que le mécanisme à l'origine de la morphologie des épinoches d'eau douce.

Document 1 : Morphologie des épinoches en fonction de leur milieu de vie Les épinoches marines ont une nageoire pelvienne épineuse proéminente sur leur face ventrale, ce qui les protège des gros poissons. Les formes d'épinoche d'eau douce n'ont plus de nageoire pelvienne et sont ainsi moins vulnérables vis-à-vis des larves d'insectes prédatrices, qui ont plus de mal à s'accrocher.

D’après Cresko et al.2004. Parallel genetic basis for repeated evolution of armor loss in Alaskan threespine stickleback populations.

Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 101/6050-6055 Document 2 : Expression du gène PITX1 impliqué dans la mise en place de la nageoire pelvienne épineuse au cours du développement des épinoches

Les biologistes ont recherché les endroits de l'organisme où l'on peut détecter la présence d'ARNm du gène PITX1 au cours du développement. Ces territoires sont colorés en grisé par la méthode utilisée sur des embryons d'épinoche. Les flèches indiquent la zone d'expression du gène PITX1 observé sur la face ventrale des embryons d'épinoche.

D’après Genetic and developmental basis of evolutionary pelvic reduction in threespine sticklebacks Shapiro et colli. Nature 428, 717-723

Document 3 : Données moléculaires du gène PITX1 Document 3a : Comparaison des séquences du gène PITX1 impliqué dans le développement de la nageoire pelvienne épineuse chez les deux formes d'épinoches

D’après le logiciel anagène La portion du gène étudié est représentative des résultats obtenus sur l'ensemble du gène. La première ligne correspond au gène de l'épinoche marine et la deuxième ligne au gène de l'épinoche d'eau douce. Chaque tiret indique une identité de nucléotide.

Document 3b : La régulation de l'expression du gène PITX1 Des segments d'ADN appelées séquences régulatrices présents à côté des gènes, contrôlent l'expression des gènes. Ces séquences de régulation jouent un rôle central dans l'évolution de la morphologie des animaux.

L'expression du gène PITX1 est activée lorsque des facteurs de transcription se lient à des sites de fixation de la séquence régulatrice PEL. Le complexe ainsi formé déclenche la transcription du gène PITX1 en un ARNm par l'enzyme polymérase.

D’après Pour La Science n°378 Janvier 2009

Document 4 : Expériences de transgenèse sur une épinoche lacustre Une séquence régulatrice du gène PITX1 a été identifiée en 2010 et a été appelée « pel ». Pour détecter si des changements dans cette séquence pouvaient être à l'origine du changement morphologique, les chercheurs ont réalisé une expérience de transgénèse. Ils ont injecté dans des œufs d'épinoche d'eau douce, une construction génique comprenant la région régulatrice « pel » des épinoches marines et le gène PITX1 noté ([pel-PITX1]). Les résultats de cette transgenèse montrent chez l'épinoche d'eau douce une nageoire pelvienne épineuse.

D’après acces.ens-lyon.fr



Les chauves-souris sont des Mammifères appartenant au groupe des Chiroptères ; elles présentent des

membres antérieurs spécialisés (ailes) adaptés au vol. Les premiers Chiroptères fossiles apparaissent il y a une cinquantaine de millions d’années avec d’emblée les caractéristiques des Chauves-souris actuelles. Les spécialistes s’accordent pour dire que les Chiroptères proviennent de l’évolution de formes ancestrales ayant l’aspect de mammifères quadrupèdes aux membres non spécialisés comme ceux des rats et souris actuels. Des travaux récents ont eu pour objectif de déceler les innovations génétiques à l’origine de l’adaptation au vol des Chauve-souris, notamment de la transformation des membres antérieurs en ailes. L’intérêt s’est porté sur les gènes Prx1 et Bmp2 connus pour agir sur la croissance des os longs des membres au cours du développement embryonnaire.

Exploitez les documents 1 à 4 ci-dessous et mobilisez vos connaissances sur le gène et les modalités de son expression pour dégager des arguments permettant de penser que des modifications de l’expression de certains gènes de développement peuvent être à l’origine du groupe des Chiroptères.

Document 1 : Comparaison de l’organisation des membres antérieurs d’une souris (Mus musculus) et de chauve souris (Carollia perspicillatta) I, II, III, IV et V correspondent aux doigts. Le doigt I correspond au pouce. s = segment correspondant au bras z = segment correspondant à l’avant-bras a = segment correspondant à la main+

Document 2 : Des résultats expérimentaux : effets de la protéine Bmp2 sur la croissance en longueur des métatarsiens1

Le rôle du gène BMP2 (bone morphologic protein) dans l'ossification étant connu, on a constaté qu'il s'exprimait dans les bourgeons des membres et donc émis l'hypothèse qu'il pouvait être impliqué dans la croissance des os de la main et du pied. Pour tester cette idée, les scientifiques ont prélevé des os métatarsiens1 de foetus de rats et les ont mis en culture dans un milieu contenant des concentrations variées de la protéine Bmp2. Le graphique renseigne sur la croissance des métatarsiens1 durant les 3 jours qu’a duré l’expérience. 1 les métatarsiens sont des os du pied

D’après Luca F et al. Endocrinology 2001 ; 142 :430-436

Document 3 : Comparaison de l’expression du gène Prx1 au cours du développement embryonnaire des membres antérieurs de la chauve-souris et de la souris Par la méthode d’hybridation in situ, les chercheurs ont repéré les endroits du membre où est présent l’ARN messager du gène Prx1 à divers stades de développement chez la chauve-souris (photos de la première ligne) et la souris (photos de la deuxième ligne). Avec la technique utilisée, ces endroits sont colorés en bleu plus ou moins foncé (ici, les zones noires correspondent aux zones colorées en bleu foncé dans l’échantillon).

Document 4 : Le gène Prx1 et l’allongement des membres Le gène Prx1 est un gène qui s’exprime au cours du développement embryonnaire au niveau du crâne, de la face et des membres de la souris. On connaît des souris mutantes affectées par une mutation des deux allèles du gène Prx1. Ces mutations ayant pour effet de rendre non fonctionnelle la protéine codée par le gène. Les souriceaux mutants meurent à la naissance à cause d’anomalies de la face et du crâne. Ils possèdent par ailleurs un raccourcissement significatif des 2 os de l’avant-bras.



Le gouvernement australien, écoutant les conseils des scientifiques, a décidé de créer une réserve pour y faire vivre 200 diables de Tasmanie (Sarcophilus harrisit) au Nord de Sydney.

À partir de l'étude du dossier et de l'utilisation des connaissances: - expliquer le mécanisme à l'origine de l'évolution de la population de diables de Tasmanie ; - indiquer les objectifs de la création d'une réserve pour les diables de Tasmanie, au Nord de Sydney (en Australie).

Document 1 : les diables, des animaux présents uniquement en Tasmanie

Les diables ont disparu d'Australie depuis 400 ans. Protégés depuis 1941, ils ne vivent plus que sur une île située au Sud de l'Australie: la Tasmanie. Les scientifiques estimaient avant 1996, que l'effectif moyen de l'espèce avoisinait environ 50 000 individus.

Document 2 : le cancer de la face, une maladie inquiétante Document 2a : évolution de la population de diables entre 1985 et 2005 A partir de 1996, les scientifiques ont observé une augmentation des décès de diables liés à un cancer de la face. Les chercheurs pensent que la cause de celui-ci est un virus que les diables se transmettent lors de bagarres pour la nourriture. Apparu sur le site du parc national du Mont William (voir document 1), cette maladie s'est progressivement propagée à l'ensemble des populations de l'île. Ce virus est totalement inconnu en Australie.

UA : Unité arbitraire

D'après McCallum, H et al. 2007: EcoHeath 4,318-32 Document 2b :

UA : Unité arbitraire

D'après McCallum, H et al. 2007: EcoHeath 4,318-32 Ce modèle, appliqué à l'ensemble des régions de la Tasmanie, donne exactement le même résultat, mais à l'horizon 2017. Document 3 : des cellules contaminées non détruites par le système immunitaire Les chercheurs ont constaté que les cellules contaminées par le virus n'étaient pas détruites par le système immunitaire. Ils ont essayé d'en comprendre la cause. Pour cela, ils ont étudié la diversité allélique d'un gène codant une protéine jouant un rôle dans la destruction des cellules contaminées par des virus. Une grande diversité des allèles de ce gène permet, chez les mammifères, d'avoir dans une population une grande diversité d'individus, certains sont capables de détruire des cellules contaminées par un virus et d'autres non. Document 3a : diversité génétique chez l'Homme, le Lion asiatique et le Diable de Tasmanie Les chercheurs ont estimé la diversité de ce gène commun à l'Homme, au Lion asiatique et au Diable de Tasmanie. Pour cela, ils ont comparé le nombre de mutations dans la séquence codée par ce gène. Comparaison chez les trois espèces du nombre de mutations dans une portion de ce gène

D'après Siddle, H et al, 2007: www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0704580104

Remarque L'étude du nombre de mutations sur un gène donné permet d'avoir une idée de sa diversité allélique au sein d'une espèce. Ainsi, plus le nombre de mutations est important et plus la diversité allélique du gène l'est également. Document 3b : information sur la mise au point d'un vaccin contre le virus serait une solution possible Les immunologistes préparent un vaccin pour lutter contre le virus chez le diable de Tasmanie. Cependant, ils sont soumis à une contrainte: La mise au point d'un vaccin nécessite plusieurs années de recherche et ne sera pas utilisable avant 2020. _______________________________________________________________________________________________ 2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d'une démarche scientifique ancrée dans des connaissances (Enseignement Obligatoire). 5 points.


L'alcool déshydroqénase (Adh) est une enzyme qui chez la mouche du vinaigre, Drosophila melanogaster, catalyse la conversion de l'alcool en sucre. On lui attribue un rôle de détoxification dans les milieux nutritifs alcoolisés sur lesquels Drosophila melanogaster se développe. Le gène gouvernant la synthèse de cette enzyme présente une grande variabilité. On cherche à montrer que cette variabilité, résulte d'une sélection exercée par le milieu.

1- Exploitez les documents 1 et 2 pour répondre au QCM présenté (une seule réponse exacte) et énoncer la nature de la relation entre la tolérance à l'éthanol et la fréquence de l'allèle AdhF chez Drosophila melanogaster. 2- En vous appuyant sur l'ensemble des documents, relevez les arguments qui plaident pour l'implication d'une pression de sélection s'exerçant à deux niveaux du génome que vous préciserez.

Document 1 : Distribution géographique des fréquences alléliques des allèles du gène Adh chez Drosophila melanogaster Parmi les 32 populations représentées, la fréquence de l'AdhF, l'un des allèles du gène Adh le plus représenté, est proportionnelle au secteur noir sur chaque cercle (l'autre allèle dont la proportion est représentée en blanc est l'allèle AdhS) . Remarque: Dans la plupart des populations naturelles, il existe deux allèles fréquents, AdhF (F pour fast) et AdhS (S pour slow), le premier gouvernant l'expression d'une enzyme dont l'activité est deux fois supérieure à l'enzyme gouvernée par le second.

Pays Commune Latitude Fréquence en % de

l'allèle adfF

Tolérance à l'éthanol

France............................ Tunisia ........................... Bénin .............................. Ivory Coast ....................

Venteuil Châteaubriand Ménétréol Villeurbanne Bonnac-la-Côte Les Fumades Banyuls Bou-Argoub Cotonou Lamto

49.0 N 47.4 N 47.2 N 45.7 N 45.5 N 43.3 N 42.3 N

36.2 N

6.2 N

6.1 N 5.6 N

95,3 99,1 94,9 93,2 93,8 97,4 91,8

87,3

1,6

9,0 26,6

17.0 ± 0.3 16.6 ± 0.4 16.7 ± 0.3 15.4 ± 0.5 15.0 ± 0.2 16.0 ± 0.2 18.0 ± 0.7

16.8 ± 0.3

7.6 ± 0.1

9.6 ± 0.3 9.2 ± 0.1

Congo ............................ South Africa...................

Taï Brazzaville Dimonika Johannesburg Cape Town

4.2 S 4.0 S

26.2 S 33.5 S

6,6 1,2

33,7 51,9

8.5 ± 0.2 6.5 ± 0.2

10.2± 0.2 11.8± 0.3

Document 2 : Tolérance vis-à-vis de l'éthanol (les valeurs calculées du tableau sont corrélées aux concentrations mortelles d'éthanol) des larves de Drosophila melanogaster et fréquence de l'allèle AdhF dans 15 populations naturelles Remarque: On observe le même type de résultats chez les adultes.

D'après J. R. David et al, Génét Sél Evol, 1986

intron I intron II intron III exon 1 exon 2 exon 3 exon 4 5’ 3’ initialisation séquences codantes de la transcription de l’ADN

exon : séquence d'ADN transcrite en ARNpm et conservée dans l'ARNm après excision intron : séquence d'ADN transcrite puis excisée lors de la maturation de l'ARNpm Document 3 : Structure simplifiée du gène Adh chez Drosophila melanogaster

D'après Martin Kreitman, Nature, 1983

Régions du gène Adh

Intron I Introns II + III

Exon 2 Exon 3 Exon 4

% de mutations 1,7 5,2 3,9 3,9 14,3

ln Génétique et évolution T1, Solignac, Periquet, Anxolabéhère, Petit, Hermann, 1995

Document 4 : Différences nucléotidiques dans les régions du gène Adh chez Drosophila melanogaster Remarque : - On précise que sans contrainte sélective, le pourcentage attendu de zones variables dans les différentes régions du gène devrait être le même.

QCM relatif à l'exploitation des documents 1 et 2 FEUILLE-RÉPONSE A REMETTRE AVEC LA COPIE Cochez la réponse la plus exacte et précise correspondant aux données des documents

A/ Les 2 caractéristiques étudiées, à savoir la fréquence de l'allèle AdhF et la tolérance vis-à-vis de l'éthanol, ne montrent pas de variation significative.

B/ Il existe une importante différenciation géographique des populations de Drosophila melanogaster pour les fréquences alléliques du gène de l'Adh.

C/ Les 2 caractéristiques étudiées, à savoir la fréquence de l'allèle AdhF et la tolérance vis-à-vis de l'éthanol, montrent une augmentation de la tolérance et de la fréquence de l'allèle AdhF avec la latitude.

D/ Il existe une importante différenciation géographique des populations de Drosophila melanogaster vis-à-vis de la tolérance à l'éthanol.


GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION : LA VIE FIXÉE DES PLANTES

La fécondation chez les angiospermes dépend souvent d'une collaboration avec un animal pollinisateur. Dans le cas de la tomate cultivée en serre, 3 espèces interagissent : l'Homme, le bourdon et la tomate

À partir de l'exploitation des documents et des connaissances, préciser les interactions entre bourdon, Homme et tomate dans le cadre de la pollinisation de la tomate cultivée en serre et les conséquences de ces interactions pour chacun des partenaires.

Document 1 : photo et schéma en coupe de la fleur de tomate

D'après http://www.snv.jussieu.fr

Document 2 : la pollinisation de la fleur de tomate

La fleur de la tomate est autofertile (le pollen peut féconder les ovules de la même fleur) et dirigée vers le bas.

La fleur ne produit pas de nectar Les étamines sont soudées et forment un tube fermé autour du pistil. Le tube comporte des

ouvertures longitudinales internes. Le stigmate se trouve en général dans le tube formé par les étamines.

Les mouvements de la fleur font tomber le pollen des étamines sur le stigmate et hors de la fleur.

D'après http://www.koppert.fr/

http://www.snv.jussieu.fr/

Document 3 : bourdon terrestre en train de faire vibrer une fleur de tomate pour en extraire le pollen

Les bourdons se nourrissent du nectar des fleurs et récoltent le pollen pour nourrir les larves. Pour récolter le pollen, les bourdons font bouger les fleurs de tomates de façon particulièrement efficace : ils se suspendent à la fleur, leurs pièces buccales* accrochées aux étamines, puis font vibrer la fleur en activant leurs muscles du vol. Une partie du pollen qui sort des étamines tombe sur le stigmate : ce type de pollinisation est appelée pollinisation vibratile. *pièces buccales : petits organes qui entourent la bouche qui servent à manger.

D'après © Inra / Morison

Document 4 : conseils aux maraîchers, donnés par une société commercialisant des ruches de bourdon

Les empreintes laissées par les pièces buccales des bourdons sur les fleurs (marques de morsures) changent de couleur et deviennent brunes en l'espace d'une à quatre heures. Elles permettent de contrôler la pollinisation et le travail des bourdons.

Une seule visite par un bourdon suffit pour assurer une pollinisation efficace d'une fleur de tomate. Chaque fleur s'ouvre, puis se referme au bout d'un à trois jours suivant les conditions météorologiques. La pollinisation doit être assurée avant que la fleur ne se referme. Afin de vérifier que la pollinisation a eu lieu, il faut récolter environ 20 fleurs refermées à différents endroits de la serre et observer s'il y a des empreintes laissées par les pièces buccales des bourdons. Quand toutes les fleurs refermées sont marquées par les bourdons, on constate qu'elles se transforment toutes en fruits, formant des grappes complètes. Quand moins de 90% des fleurs sont marquées, les grappes de tomates sont incomplètes. Si seulement 80% des fleurs portent des marques de morsure, on doit ajouter une nouvelle ruche.

D'après http://www.koppert.fr/



L'homme de Flores : un mystère

À partir de septembre 2003, les restes de douze individus ont été mis à jour dans une grotte de l'île de Flores en Indonésie. Ces fossiles baptisés Homo floresiensis se caractérisent par leur très petite taille. Leur place dans l'arbre phylogénétique des hominidés fait débat. Les scientifiques ont émis deux hypothèses : - Homo floresiensis serait une nouvelle espèce d'hominidés et non un homme moderne (Homo sapiens)

- Homo floresiensis serait un Homo sapiens souffrant d'une maladie.

À partir de l'exploitation des documents mise en relation avec vos connaissances, justifier la place d'Homo

floresiensis dans le genre Homo et relever les arguments en faveur de chacune des deux hypothèses.

Document 1 : données relatives aux Australopithèques, à Homo sapiens et au fossile d'Homo floresiensis trouvé sur l'île de Flores En laboratoire, l'évolution d'une chaîne de montagnes soumise aux effets des précipitations est modélisée à l'aide d'un

matériau meuble sur lequel de l'eau est pulvérisée. L'altitude de la chaîne modélisée est évaluée à différents temps et

son relief est représenté sur le graphique ci-dessous :

Document 2 : la forme des os du poignet d'Homo floresiensis

Document 2a : les différents os du poignet

Des scientifiques se sont intéressés au squelette le plus complet

des douze individus retrouvés. C'est plus particulièrement des

petits os du poignet qui ont été étudiés et notamment le

trapézoïde et le grand-os.

Document 2b : reconstitution 3D des os du poignet chez le chimpanzé, Homo floresiensis et Homo sapiens Les chercheurs sont partis du constat que Homo sapiens et son proche cousin Homo neandertalensis avaient en

commun des os du poignet semblables et que cette même partie du corps était très différente de celle des grands singes

actuels ou d'ancêtres tels que les Australopithèques.

Document 3 : une polémique relancée par deux articles publiés en août 2014 Dès sa découverte, des chercheurs ont proposé que les Homo floresiensis soient en fait des Homo sapiens souffrant de

trisomie 21. Mais les fossiles trouvés étaient trop petits pour que cette idée soit acceptée.

Document 3a : réévaluation des données Un premier article publié en août 2014 souligne les failles dans les rapports de recherche originaux notamment sur la

taille du squelette qui a été sous-estimée de presque 20 % : de 1,06 mètre la nouvelle étude arrive à 1,26 mètre. De la

même façon la taille du cerveau a été revue à la hausse : de 380 cm3, les nouvelles études estiment en fait le volume

crânien à 430 cm3. "La différence est significative et les chiffres révisés tombent dans la fourchette prévue pour un

homme moderne avec le syndrome de Dawn (trisomie 21) de la même région géographique», déclare le Dr Eckhardt,

professeur de génétique du développement et de l'évolution.

Document 3b : données crâniennes Dans le deuxième article, les scientifiques ont souligné l'asymétrie du crâne, caractéristique des personnes atteintes du

syndrome de Dawn, l'un des troubles du développement les plus courants chez l'Homme (cela représente une

naissance humaine sur 1000).

Le crâne d'Homo floresiensis est représenté de trois façons différentes pour illustrer l'asymétrie faciale. A (à gauche)

est le spécimen réel, B (au centre) correspond au côté droit doublé sur la ligne médiane et en miroir, et C (à droite)

correspond au côté gauche doublé et en miroir.

D'après R. Eckhardt, PNAS, 2014



Il existe souvent des relations symbiotiques entre plantes et champignons. Ces associations à bénéfices réciproques sont des mycorhizes.

En utilisant les informations des documents et les connaissances, mettre en évidence les principaux rôles des

mycorhizes dans la nutrition hydrominérale des plantes.

Puis, argumenter l'hypothèse que ce type de symbiose a pu contribuer à la colonisation du milieu aérien par les

plantes, il y a environ 400 Ma.

Document 1 : Surface d'échange avec le sol pour une plante mycorhizée ou non

Les deux schémas ci-dessous comparent une partie des appareils racinaires de deux plants d'une même espèce, l'un

mycorhizé (en haut) et l'autre non (en bas).

D'après www.arboris.be

Document 2 : Nutrition hydrominérale de la plante et mycorhizes Graphe 2-a : Accroissement en hauteur de plants de Cupressus atlantica préalablement inoculés ou non par des

champignons mycorhiziens au cours de la première année de plantation. Carrés blancs : plants non inoculés ; carrés

noirs : plants mycorhizés.

Graphe 2-b : Mesure de la biomasse et des quantités d’azote (N) et de phosphore (P) pour trois lots de plants

d’Acacia holosericea après deux années de plantation.

Contrairement au lot témoin, les lots COI024 et IR100 sont mycorhizés.

D'après Le projet majeur africain de la Grande Muraille Verte - A. Dia et R. Duponnois (2-a et 2-b)

Document 3 : Exemple d'endomycorhize actuelle

Arbuscule intracellulaire d'une endomycorhize actuelle dans une

cellule de maïs (MEB, barre blanche = 5 μm).

Le maïs, comme 85 % des plantes actuelles, est mycorhyzé.

D'après http://acces.ens-lyon.fr

Document 4 : La flore de Rhynie

Le site de Rhynie, situé en Écosse, est un gisement fossilifère exceptionnel daté

d'environ - 410 Ma. On y trouve les plus anciennes formes connues de végétaux

vasculaires à ramifications aériennes, comme Aglaophyton, Rhynia...

Ces espèces possédaient une cuticule protectrice, des stomates et des trachéides

constituant des tissus conducteurs de sève brute. En revanche, ils ne présentaient pas

de système racinaire bien développé mais de simples rhizomes permettant avant tout

la fixation de la plante sur le sol. (

D'après Illustration de F. Gantet

Document 5 : Coupe transversale d'un rhizome fossile d'Aglaophyton de Rhynie Les fossiles de Rhynie ont bénéficié d’une conservation exceptionnelle.

En (a), coupe transversale d'un rhizome fossile d'Aglaophyton de Rhynie (lame mince en MO, x 15) et, en (b), détail

de deux cellules (x 600).

D'après F. LE TACON et M.-A. SELOSSE, Rev. for. fr., XLI



Le brassage génétique

Les chats peuvent avoir des pigmentations différentes. Étudions le cas des mâles « tortie ».

En utilisant les informations extraites des documents et vos connaissances, proposer une explication à

l'existence des mâles « tortie ».

Document 1 : Pigmentation chez les chats Un chat « tortie » possède deux pigments, l'eumélanine qui donne la couleur noire et la phreomélanine qui donne la

couleur rousse.

Ces deux pigments sont codés par deux allèles co-dominants d'un même gène (ils s'expriment autant l'un que l'autre).

Document 2 : Caryotypes du chat mâle et femelle

Chat mâle Chat femelle

D'après http://svtmarcq.blogspot.fr

Document 3 : Échiquier de croisement entre une femelle « tortie» et un mâle noir

Notation :

Xr: chromosome X, portant un allèle codant pour la phreomélanine, le pigment roux

Xn: chromosome X, portant un allèle codant pour l'eumélanine, le pigment noir

Y: chromosome Y, ne portant aucun allèle codant pour la pigmentation

Xn y

Xn XnXn Femelle noire XnY Mâle noir

Xr XnXr Femelle « tortie » XrY Mâle roux

D'après http://pawpeds.com

Document 4 : Exemple de répartition des chromosomes lors d'une méiose anormale dans une cellule à 2n=2

D’après ht



Les chats calico Certains chats possèdent un pelage composé d’une mosaïque de tâches blanches, rousses et noires. On les appelle des « calico ». Chacune de ces mosaïques forme un motif unique qui permet de reconnaître un individu calico aussi sûrement qu’avec des empreintes digitales. On a découvert que tous les chats calico sont des femelles.

À l’aide de l’exploitation des documents proposés et de vos connaissances : – montrer que la méiose et la fécondation permettent d’expliquer les résultats du croisement présenté dans le document 2 ; – expliquer comment des chattes calico possédant un même génotype peuvent avoir des pelages différents.

Le candidat ne cherchera pas à expliquer la présence de poils blancs : ce travail ne porte que sur le déterminisme des tâches rousses et noires.

Document 1 : relation entre les allèles (O+ et O-) portés par les chromosomes sexuels et la couleur du pelage chez le chat

D’après A. Jaraud-Darnault, thèse, 2015

La paire de chromosomes sexuels subit la même méiose que les autres chromosomes. Document 2 : résultat d’un croisement On croise un chat roux avec une chatte calico. Le tableau suivant présente le résultat de ce croisement.

PROPORTIONS 25 % des descendants

25 % des descendants



PHÉNOTYPE calico poils roux poils roux poils noirs

SEXE femelles femelles mâles mâles

Aspects du pelage de trois des chatons femelles calico :

Document 3 : la coloration d’un poil Les mélanocytes sont des cellules qui fabriquent les pigments responsables de la coloration d’un poil. Les mélanocytes de chat produisent tous un pigment roux appelé trichochrome. Mais les mélanocytes peuvent aussi former un autre pigment, l’eumélanine, qui masque le trichochrome et rend le poil noir. On a découvert que l’expression de l’allèle O+ empêche la biosynthèse d’eumélanine. Document 4 : le corpuscule de Barr Document 4.a : l’hypothèse de Mary Lyon En 1949, le docteur Murray Barr découvre que le noyau de certaines cellules contient un amas d’ADN qu’il baptise « corpuscule de Barr ». Douze ans plus tard, la généticienne Mary Lyon propose que le corpuscule de Barr corresponde à un chromosome X inactivé. Les gènes de ce chromosome ne pourraient plus s’exprimer et seuls les gènes portés par l’autre chromosome X seraient utilisés par la cellule. Selon cette hypothèse, dans une cellule embryonnaire possédant deux chromosomes X, c’est le hasard qui déterminerait lequel des deux se transforme en corpuscule de Barr. Toutes les cellules filles de la cellule embryonnaire conserveraient ensuite le même chromosome X inactivé. Document 4.b : aspect du noyau d’un mélanocyte de chat mâle (A) et du noyau d’un mélanocyte de chatte calico (B) Sur ce type d’image un corpuscule de Barr apparaît sous la forme d’une tâche blanche.

D’après B. Hong et al., PNAS, 2001

On retrouve les mêmes résultats dans tous les mélanocytes responsables des poils roux ou noirs des femelles.



La culture de la vanille

La « gousse » de vanille est produite par une plante de la famille des Orchidées, Vanilla planifolia. La vanille est une des épices les plus chères au monde, du fait de la main d’œuvre qu’elle nécessite. En effet, la vanille ne produit aucune gousse en dehors de sa région d’origine sans une opération manuelle appelée « mariage ».

À partir de l’exploitation des documents proposés mise en relation avec vos connaissances, expliquer pourquoi la culture de la vanille en dehors de son aire géographique d’origine nécessite une opération manuelle afin de produire des « gousses ».

Document 1 : répartition de Vanilla planifolia dans le monde (régions de culture et région d’origine de l’espèce)

: régions de culture de Vanilla planifolia

: région d’origine de Vanilla planifolia (Sud Mexique et Guatemala) D’après le site http://bioweb.uwlax.edu

Document 2 : caractéristiques de la fleur de vanille

La fleur de vanille présente une membrane, le rostellum recouvrant le stigmate empêchant tout contact entre les pièces mâles et femelles. Les pollinies, particularité des orchidées, sont des petites masses gluantes de grains de pollen. La fleur de vanille ne produit aucun nectar (liquide sucré attractif pour des insectes ou d’autres animaux). Cependant, elle dégage des molécules odorantes telles que : 1,2- diméthylcyclopentane, acétate d’éthyle, 1,8-cinéole et trans-ocimène. Document 3 : l’insecte pollinisateur de la vanille Pendant longtemps, une abeille du genre Melipona fût considérée comme l’insecte pollinisateur naturel de la vanille. Cependant, bien que la Melipona visite habituellement les fleurs de vanille, sa taille serait insuffisante pour accrocher les pollinies au moment de son entrée dans la fleur. L’abeille de l’espèce Euglossa viridissima est aujourd’hui considérée comme le pollinisateur naturel le plus probable de Vanilla planifolia. L’abeille présente une taille permettant l’accrochage des pollinies. En outre, des abeilles Euglossa viridissima porteuses de pollinies de vanille ont été observées. Cette abeille est connue pour être fortement attirée par des substances odorantes comme le 1,8-cinéole.

Abeille du genre Euglossa portant des pollinies d’orchidées sur le dos

D’après le site http://www.infojardin.com

Document 4 : distribution de l’abeille Euglossa viridissima dans le monde

: sites de présence attestée de l’abeille Euglossa viridissima

D’après le site http://www.discoverlife.org

Document 5 : le « mariage » de la fleur de vanille, opéré manuellement Lorsque la vanille fût introduite en 1819 à la Réunion, la production naturelle d’une gousse était un fait rarissime. C’est en 1841 qu’un jeune esclave, Edmond Albius, mit au point la technique (qui sera ensuite nommée « mariage ») permettant la production de gousses avec des taux de réussite très importants.

D’après le site http://www.mi-aime-a-ou.com

Protocole de la technique de mariage : a. Déchirer les pétales pour mettre à jour les organes sexuels. b. À l’aide d’une aiguille, soulever le rostellum. c. Avec le bout d’un doigt, rabattre l’étamine pour mettre en contact les pollinies avec le stigmate. 2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement Obligatoire). 5 points


De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité

L’ours polaire, Ursus maritimus, et le grizzly, Ursus arctos, sont classiquement vus comme deux espèces à part entière. Cependant des faits récents posent question.

À partir des informations des documents et de vos connaissances, argumenter l’une et l’autre des hypothèses suivantes : – le grizzly et l’ours polaire sont deux espèces différentes récemment séparées. – le grizzly et l’ours polaire constituent deux populations d’une même espèce.

Document 1 : Tableau comparatif Ursus arctos (grizzly) et Ursus maritimus (ours polaire)

Ours Caractéristiques

Ursus arctos d’Amérique du Nord

(Grizzly)

Ursus maritimus (Ours polaire)

Pelage Brun Blanc

Dimension Tête et corps 1,7 à 2,8 m 1,8 à 3 m

Hauteur au garrot 0,9 à 1,5 m 1 à 1,6 m

Membres Griffes non rétractiles longues.

Doigts non palmés

Griffes non rétractiles courtes.

Doigts partiellement palmés

Régime alimentaire Omnivore Carnivore

Milieu de vie Forêt, zone côtière, montagne

Banquise

Période d’accouplement Mai à juillet Avril à juin

Hibernation De décembre à mi-mars Seules les femelles gestantes hibernent

Document 2 : Des cas d’hybridation naturelle Lors de recherches menées au Canada et au nord de l’Alaska, des ours présentant des caractéristiques mixtes des ours polaires et des grizzlys, ont été observés. L’investigation génétique sur quatre de ces individus a montré : – un patrimoine génétique constitué à 50% du génome de grizzly et à 50% du génome d’ours polaire pour trois cas, – un patrimoine génétique constitué à 75% du génome d’ours polaire et 25% du génome de grizzly pour un cas. Document 3 : Allèles partagés par les grizzlys, ours polaires, ours noirs pour les gènes dits SNP (A) et la famille de gènes SAP (B) [en nombre d’allèles] L’ours noir d’Amérique du Nord, sert ici d’extra groupe

D’après Webb Miller et al., PNAS 2012

Document 4 : Répartition des populations des ours polaires et des grizzlys en Amérique du Nord

D’après boundless.com



De nouvelles variétés de tomates

Après la pomme de terre, la tomate est le légume le plus consommé dans le monde. Au cours de la domestication, des milliers de variétés différentes ont été produites. Depuis 2013, une nouvelle variété de tomate cultivée, la Garance a été obtenue par l’INRA. Il aura fallu une vingtaine d’années de recherches pour l’obtention de cette tomate.

À l’aide de l’exploitation des documents mise en relation avec vos connaissances : – présenter les intérêts d’avoir mis au point cette nouvelle variété Garance, – expliquer comment la nouvelle variété Garance a été obtenu à partir de variétés anciennes, tout en recevant le label « sans OGM* ».

*Organisme Génétiquement Modifié Document 1 : quelques critères de variétés de tomates cultivées Document 1.a : comparaison de quelques critères agronomiques entre 3 variétés de tomates cultivées

VARIETES NOMBRE DE RERSISTANCES AUX

NUISIBLES

% DE TOMATES DECLASSEES

ASPECT ESTHETIQUE (note sur 10)

QUALITE GUSTATIVE (note sur 10)

DCC84 (tomate Cœur

de bœuf rouge) 3 5,8 8 6,0

Garance (tomate ronde

rouge) 8 0,5 7,8 6,5

DN 75 (tomate ronde

noire) 4 2,1 7,5 6,5

* une tomate qui présente des défauts est dite « déclassée »

D’après C. Mazolier, Tomate en Agriculture Biologique : variétés de type ancien en tunnel froid. 2010 Des études ont révélé que les consommateurs préfèrent, esthétiquement, des tomates de gros calibres et de couleur rouge vif. Document 1.b : teneurs (moyennes) des tomates de la variété Garance, en différentes substances par rapport à une tomate standard

Lycopène + 65 %

Vitamine C + 90 %

Sucres + 32 %

D’après INRA, 2010 Document 2 : nature et propriétés physiologiques du lycopène et de la vitamine C La vitamine C participe à la synthèse des globules rouges et contribue au bon fonctionnement du système immunitaire. Il est recommandé d’en consommer quotidiennement entre 75 et 90 mg. Le lycopène est un pigment rouge vif dont la consommation régulière réduit le risque de souffrir d’une maladie cardio-vasculaire, du diabète ou encore de l’ostéoporose, et aurait un effet protecteur contre certains cancers.

Document 3 : l’obtention de nouvelles variétés végétales par croisement La fleur de tomate est capable de s’autoféconder, c’est à dire que son pollen peut venir féconder ses propres ovules.

Pour forcer deux variétés, A et B, à se croiser, il est donc nécessaire de retirer les étamines de la plante qui sera utilisée comme femelle et d’apporter le pollen de la plante utilisée comme mâle.

Document 4 : caractéristiques d’une variété de tomate sauvage

VARIETE COULEUR TAILLE DU FRUIT QUALITES

Solanum cheesmanii jaune – orange 1 à 2 cm – multiples résistances – richesse en sucres

D’après S. D. Tanksley, The Plant Cell, 2004

Document 5 : la sélection de variété végétale par rétrocroisement Document 5.a : le brassage intra-chromosomique ou crossing-over

Document 5.b : le principe de la sélection par rétrocroisements Soit une variété M de faible intérêt agronomique qui possède dans son génome, un gène Z codant un caractère que l’on souhaite transférer à une autre variété cultivée N présentant de nombreux caractères agronomiques intéressants (liés au fruit : forme, fermeté, couleur, taille…). Par le croisement de ces 2 variétés, on obtient un hybride F1 dont le génome renferme bien le gène Z mais aussi la moitié de l’ADN de la variété M, ce qui diminue beaucoup les qualités de l’hybride F1. Afin de remédier à ce phénomène, on réalise alors une série de rétrocroisements lesquels consistent à croiser l’hybride F1 avec la variété N. Les hybrides (F2, F3, etc.) qui se forment ainsi possèdent de moins en moins d’ADN de la variété M. À chaque génération, seuls les hybrides renfermant le gène Z sont sélectionnés. Document 5.c : schéma décrivant le principe de la sélection par rétrocroisements



Le tétra mexicain (Astyanax mexicanus) est un petit poisson d’eau douce (d’environ 8 cm) originaire d’Amérique centrale. Certaines populations vivent dans des grottes (populations cavernicoles), leurs individus sont caractérisés par l’absence d’yeux.

À partir des informations extraites des documents et de l’utilisation des connaissances, montrer que ces populations constituent une seule espèce et que l’absence des yeux est due à une modification de l’expression d’un gène du développement.

Document 1 : Croisements effectués entre les différentes populations de poissons Astyanax. Dans la région de la Sierra de El Albra, à environ 600 km au nord de Mexico, il existe 29 grottes dans lesquelles on a recensé des populations d’Astyanax cavernicoles aveugles et dépigmentés. On croise expérimentalement des individus provenant de populations d’Astyanax de surface et de deux grottes différentes (la grotte Molino et la grotte Tinaja). On obtient les résultats donnés ci-dessous.

*Alevins : jeunes poissons

D’après http://www.inaf.cnrs-gif.fr/ned/equipe06/projets_06.html

Document 2 : Comparaison des différents stades de développement embryonnaire des poissons de surface et des poissons cavernicoles Document 2a – Documents photographiques

Poisson de surface Poisson cavernicole

Alevins de 1 jour

Alevins de 3 jours

Adultes 3 mois

Remarque : les différents stades de développement ne sont pas photographiés à la même échelle. Document 2b – Représentation schématique du développement de l’œil chez les deux variétés de poisson (l’œil est vu en coupe)

D’après http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3594791/ Document 3 : Comparaison de l’expression de gènes du développement chez des populations cavernicoles et de surface Expérience 1 : Chez de jeunes embryons de poisson, on repère, grâce à l’utilisation de sondes radioactives, les zones où les gènes du développement dlx3b, shh et pax2a s’expriment. Chez tous les embryons, les gènes dlx3b et pax2a s’expriment dans des zones comparables. Chez

l’embryon de poisson cavernicole, le gène shh s’exprime dans une zone plus large que chez l’embryon de poisson de surface. Expérience 2 : On injecte dans l’œil d’alevins, issus d’une population de surface, des ARNm du gène shh. Ces ARNm sont traduits dans les cellules de l’œil et permettent la production de la protéine Sonic Hedgehog. Après croissance, on obtient des individus présentés ci-dessous.

Individu ayant reçu une injection d’ARNm Individu témoin

D’après Yamamoto et coll, 2004



À partir des informations issues des documents et des connaissances, montrer comment la méiose peut être à l’origine d’une augmentation des trisomies, avec l’âge.

Document de référence : Rôle du fuseau de division.

Le fuseau de division apparaît pendant la prophase de chacune des deux divisions de méiose. Son raccourcissement permet la migration vers les pôles des chromosomes en anaphase I et des chromatides en anaphase II.

Document 1 : Fréquence des anomalies chromosomiques (ex. trisomie 21)

Père Mère

Anaphase I 5 % 70 %

Anaphase II 5 % 20 %

Total 10 % 90 %

https://planet-vie.ens.fr/article/1346/trisomie-21-origines-quelques-chiffres

Document 2 : Liaisons normales et anormales des chromosomes au fuseau de division en première division de méiose. Lors de la méiose, la cohésion entre les chromosomes homologues est assurée par des protéines appelées cohésines. Au cours de la métaphase I d’une méiose anormale, un même chromosome peut être attaché par le fuseau de division aux 2 pôles opposés de la cellule.

Attachement normal Attachement anormal

Métaphase 1 de méiose

Anaphase 1 de méiose

Document 3 : Cohésines et méiose. 3a : Taux de cohésines selon l’âge des souris Les ovocytes, au moment de leur formation, ont la même quantité de cohésines synthétisées en une seule fois pour toute leur durée de vie.

D’après Current Biology 20, 1522–1528, 2010

3b : Évolution de la distance entre les centromères chez la souris


Une augmentation de la distance entre les centromères des chromosomes homologues augmente la probabilité d’une fixation anormale de ceux-ci sur le fuseau de division. Document 4 : Pourcentage d’erreur de séparation des chromosomes chez la souris




De 1968 à 2002, la population de moustiques Culex pipiens L. est contrôlée dans le sud de la France par l’épandage d’insecticides organophosphorés sur les étendues d’eau dans lesquelles se développent leurs larves. On s’intéresse à la résistance développée par certains moustiques à ces insecticides dans la région de Montpellier.

À partir de l’étude des documents et de l’utilisation des connaissances : – expliquer la résistance de certains moustiques aux insecticides organophosphorés ; – montrer comment la sélection naturelle pourrait expliquer la proportion de formes résistantes dans les populations de la zone 2 étudiée.

Document 1 : Quantité d’estérases chez les moustiques étudiés dans la région de Montpellier Les estérases (A et B) sont des enzymes naturellement produites par tous les moustiques. Les protéines de différents moustiques ont été séparées par électrophorèse. Les estérases apparaissent sous la forme de taches noires dont la taille est proportionnelle à la quantité d’enzyme produite par le moustique.

10, 19, 23, 24, 26, 29 et 31 moustiques résistants aux insecticides organophosphorés

1, 5, 6, 12, 14 et 16 moustiques sensibles aux insecticides organophosphorés

D’après www.ac-grenoble.fr, consulté en octobre 2017.

Document 2 : Étude de la mortalité des larves de moustiques dans la région de Montpellier En 2002, des larves de moustiques ont été échantillonnées dans différentes communes de la région de Montpellier. La carte ci-dessous repère les sites d’échantillonnage : – La zone 1, située au nord, n’a jamais été traitée avec des insecticides organophosphorés. – La zone 2, située au sud, a été traitée avec des insecticides organophosphorés depuis 1968. À cette époque, ces insecticides étaient très efficaces dans cette zone et tuaient la majorité des moustiques.

Des larves prélevées dans les zones 1 et 2 ont été soumises à une dose d’insecticide organophosphoré (cette dose suffisait à tuer presque tous les moustiques en 1968, dans toute la région). Vingt-quatre heures après traitement, on compte les larves survivantes. Les résultats sont présentés dans le tableau ci-dessous.

Communes

Nombre total de larves prélevées

Larves survivantes après 24 heures

Zone 1

Notre-Dame de Londres 196 41

Viols-le-Fort 167 74

St Jean de Cuculles 154 81

Zone 2

Prades-le-Lez 132 112

Lattes 137 95

Maurin 227 227

Pérols 168 147

D’après www.acces.ens-lyon.fr, consulté en octobre 2017.

Document 3 : Action des estérases sur le parathion Le parathion est, comme tous les insecticides organophosphorés, un ester qui altère le fonctionnement du système nerveux du moustique entraînant sa mort. Pour qu’il soit efficace, il doit pénétrer dans l’organisme de l’insecte et atteindre le système nerveux sous forme d’ester. Les estérases sont des enzymes qui catalysent des réactions d’hydrolyse comme celle présentée ci-dessous :

D’après www.acces.ens-lyon.fr, consulté en octobre 2017.



À l’aide de l’étude des documents et des connaissances, expliquer l’origine de la réduction ou de la perte des membres chez les serpents.

Document de référence : Arbre phylogénétique simplifié de quelques vertébrés

Document 1 : Expression du gène de développement Sonic HedgeHog – Shh – dans les ébauches de membres postérieurs à différents stades du développement embryonnaire d’un python et d’un lézard. Le gène Shh est un gène du développement participant à la formation des membres antérieurs et postérieurs des vertébrés.

Les pointillés délimitent l’ébauche du membre postérieur de l’embryon. Les tâches noires correspondent aux zones d’expression du gène Shh.

Leal et Cohn, 2016, Current Biology 26

Document 2 : Rôle de ZRS, séquence d’ADN régulatrice du gène Shh

Kvon et al., 2016, Cell 167

Document 3 : Représentation schématique de la séquence ZRS de différents vertébrés

Kvon et al., 2016, Cell 167 Document 4 : Réactivation de la séquence ZRS de souris « serpentisées » par génie génétique

La séquence pZRS(r) est obtenue par génie génétique en insérant la portion E1 de la séquence ZRS de souris dans la séquence ZRS du python.

Kvon et al., 2016, Cell 167 2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement Obligatoire). 5 points


La carotte, une plante domestiquée

Comme de nombreuses autres plantes cultivées, la carotte est le résultat d’une longue domestication par l’Homme. En effet, en cultivant et sélectionnant de génération en génération les carottes aux racines les plus grosses, l’Homme a ainsi obtenu la carotte domestiquée, Daucus carota sativa.

À l’aide de l’exploitation des documents et de connaissances, montrer que le processus de domestication de la carotte porte sur des aspects génotypiques et phénotypiques et qu’il a permis de retenir des caractéristiques présentant un intérêt pour l’Homme.

Document 1 : Histoire de la carotte L’ancêtre sauvage de la carotte provient certainement de la région correspondant à l’Afghanistan actuel. À l’état sauvage, cette plante a une racine mince et blanche, au goût amer et à la texture fibreuse. Ce dernier caractère s’explique par une grande richesse en lignine, une molécule qui procure rigidité et soutien à la plante mais, en contrepartie, diminue ses qualités gustatives et sa teneur en jus. Au fil des siècles, les différentes variétés de carottes à chair blanche, jaune, rouge, verte, marron et même noire, se sont répandues de l’Asie à l’Europe. Il faut toutefois attendre le XVIème siècle pour que des Hollandais obtiennent par croisement les premières carottes orange. En 1910, la découverte du béta-carotène et de ses bienfaits pour la santé a contribué à populariser la carotte aux États-Unis. Avant cela, elle servait surtout de nourriture pour le bétail ou de friandise pour les chevaux.

D’après le site www.lanutrition.fr Document 2 : Différentes racines de carottes et leurs pigments associés Document 2a : La racine de la carotte sauvage et de la carotte orange

Photographie d’une racine de carotte blanche sauvage

Photographie d’une racine de carotte cultivée orange

Document 2b : Chromatographie des pigments de la carotte sauvage et de la carotte orange La chromatographie est une technique qui permet de séparer les différentes substances présentes dans un mélange. Elle utilise la migration d’un solvant sur un support papier. Ici, elle a permis la séparation des différents pigments des carottes : les caroténoïdes.

Document 3 : Voie de biosynthèse du béta-carotène et taux d’expression des gènes codant l’enzyme PSY Document 3a : Voie de biosynthèse simplifiée du béta-carotène De nombreuses protéines qui jouent le rôle d’enzyme sont impliquées dans la chaîne de biosynthèse du béta-carotène à partir du GGPP (Géranylgéranyl-pyrophosphate). La protéine PSY (Phytoène synthase) est une enzyme qui permet la réaction chimique symbolisée par la flèche à côté de laquelle son nom est écrit.

Document 3b : Taux de transcription du gène codant l’enzyme PSY

U.A. : unité arbitraire

D’après Maass et al, PLOS One, 2009 Document 4 : Importance du béta-carotène pour l’Homme Pigments naturels, les caroténoïdes apportent une coloration jaune-orangée à de nombreux fruits et légumes de l’alimentation humaine (carotte, potimarron, abricot, mangue, melon…). Le béta-carotène est un des caroténoïdes les plus abondants dans l’alimentation et participe à la synthèse du rétinol, forme active de la vitamine A indispensable à la vision, à la préservation des tissus épithéliaux et au système immunitaire. Antioxydant majeur, le béta-carotène agit en faveur de la protection des cellules contre les radicaux libres et préserve des dommages oxydatifs liés à la lumière. Il joue également un rôle dans l’activation de la synthèse de la mélanine, responsable de la teinte naturelle de la peau et du bronzage lors de l’exposition au soleil.

D’après le site www.anses.fr

Document 5 : Dosage de la quantité de lignine dans la carotte sauvage et dans la carotte cultivée orange

Carotte sauvage Carotte orange

Quantité de lignine ++++ +

« + » : représente la richesse en lignine

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