SVT - Bac 2023
Métropole - Session normale
Epreuve du 15 juin 2023
Consigne officielle
Le candidat traite les deux exercices.
Exercice 1
Enonce
Exercice 1 — Génétique et évolution (10 points)
Document 1 : Arbre phylogénétique simplifié montrant les relations de parenté entre plusieurs espèces de primates, dont l'Homme, le Chimpanzé, le Gorille et l'Orang-outan. Les nœuds sont datés (en millions d'années). Une séquence d'ADN du gène codant pour la protéine cytochrome b est indiquée pour chaque espèce (extrait de 20 nucléotides). Document 2 : Tableau présentant le pourcentage de similitude des séquences d'ADN du gène du cytochrome b entre l'Homme et les autres espèces de primates.
À partir de l'exploitation des documents et de vos connaissances, montrez comment les données moléculaires permettent de retracer les relations de parenté entre les primates et discutez des mécanismes évolutifs à l'origine de leur diversification.
Methode
Pour résoudre cet exercice, il faut adopter une démarche rigoureuse en trois temps. D'abord, analyser soigneusement les documents fournis : l'arbre phylogénétique (dates des nœuds, orientation) et le tableau de pourcentages de similitude. Ensuite, mettre en relation ces données moléculaires pour établir des liens de parenté, en expliquant que plus les séquences d'ADN sont similaires, plus les espèces sont proches parentes. Il faut également utiliser les dates des nœuds pour dater les divergences. Enfin, mobiliser ses connaissances sur les mécanismes évolutifs (mutations, dérive génétique, sélection naturelle) pour expliquer l'origine des différences observées et la diversification des espèces. La réponse doit être structurée, claire, et toujours faire le lien entre les données et les concepts théoriques.
Points cles
- 1L'ADN, support de l'information génétique : Les séquences d'ADN (comme celle du gène du cytochrome b) sont héritées d'un ancêtre commun. Leur comparaison permet de mesurer le degré de parenté. Des séquences très similaires indiquent une parenté étroite et une divergence récente.
- 2Le principe de l'horloge moléculaire : On postule que les mutations (substitutions de nucléotides) s'accumulent à un rythme relativement constant dans le temps sur les séquences d'ADN neutres. Ainsi, le nombre de différences entre deux séquences est proportionnel au temps écoulé depuis leur divergence à partir d'un ancêtre commun.
- 3Construction et interprétation des arbres phylogénétiques : Un arbre phylogénétique est une hypothèse sur les relations de parenté. Les nœuds représentent des ancêtres communs hypothétiques. Plus deux espèces partagent un ancêtre commun récent (nœud proche), plus elles sont proches. Les dates sur les nœuds (document 1) permettent de dater les événements de divergence.
- 4Les mécanismes à l'origine de l'évolution moléculaire : Les mutations (substitutions, insertions, délétions) sont la source première de la variabilité génétique. La dérive génétique (effets du hasard dans les petites populations) et la sélection naturelle (si la mutation affecte la fitness) vont ensuite fixer ou éliminer ces mutations, conduisant à la divergence des lignées.
- 5La diversification des espèces (spéciation) : L'accumulation de différences génétiques, souvent couplée à un isolement reproducteur (géographique par exemple), peut conduire à la formation de nouvelles espèces. L'arbre phylogénétique illustre le résultat de ce processus de spéciation successive au cours du temps.
Exercice 2
Enonce
Exercice 2 — Immunologie (10 points)
Document 1 : Graphique montrant l'évolution du taux d'anticorps spécifiques (en unités arbitraires) chez deux individus après une première injection d'un vaccin (V1) et un rappel (V2).
- Individu A : Courbe montrant une faible production d'anticorps après V1, suivie d'une production rapide et intense après V2.
- Individu B : Courbe montrant une production d'anticorps similaire après V1 et après V2.
Document 2 : Extrait d'un article scientifique décrivant le cas d'un patient présentant un déficit immunitaire héréditaire affectant spécifiquement les lymphocytes T auxiliaires (lymphocytes T CD4+). Ce patient a été vacciné selon le même protocole que l'individu A, mais n'a développé qu'une réponse anticorps très faible, similaire à sa réponse primaire, après l'injection de rappel.
À partir de l'exploitation des documents et de vos connaissances, expliquez les mécanismes immunitaires permettant une réponse secondaire rapide et intense, et identifiez, en le justifiant, l'individu présentant un profil immunitaire comparable à celui du patient du document 2.
Methode
Pour résoudre cet exercice d'immunologie, il faut suivre une démarche rigoureuse. Premièrement, analyser attentivement chaque document : le graphique du document 1 compare les réponses de deux individus à une vaccination, tandis que le document 2 présente un cas clinique de déficit immunitaire. Deuxièmement, mobiliser ses connaissances sur les mécanismes de la réponse immunitaire adaptative, en particulier le rôle des lymphocytes T auxiliaires (CD4+) et la mémoire immunitaire. Troisièmement, établir des liens entre les observations des documents et les concepts théoriques. Il faut expliquer pourquoi la réponse secondaire est plus rapide et intense (mémoire immunitaire) et identifier quel profil du document 1 correspond au cas pathologique du document 2 en justifiant par le rôle des lymphocytes T CD4+. La réponse doit être structurée, précise dans l'utilisation du vocabulaire scientifique et faire explicitement référence aux documents.
Points cles
- 1La réponse immunitaire secondaire est caractérisée par une production d'anticorps plus rapide, plus intense et plus durable que la réponse primaire. Ce phénomène est dû à la mémoire immunitaire établie lors du premier contact avec l'antigène.
- 2La mémoire immunitaire repose sur la génération, lors de la réponse primaire, de lymphocytes B et T mémoires spécifiques de l'antigène. Ces cellules, plus nombreuses et plus réactives que les lymphocytes naïfs, permettent une activation accélérée et amplifiée lors d'un second contact.
- 3Les lymphocytes T auxiliaires (CD4+) jouent un rôle central dans la réponse immunitaire adaptative. Ils activent les lymphocytes B (aide à la différenciation en plasmocytes producteurs d'anticorps et en lymphocytes B mémoires) et les lymphocytes T cytotoxiques. Un déficit en lymphocytes T CD4+ compromet gravement l'immunité adaptative.
- 4La vaccination mime une infection naturelle sans provoquer la maladie. La primo-vaccination (V1) induit une réponse primaire et l'établissement d'une mémoire immunitaire. L'injection de rappel (V2) stimule les cellules mémoires, déclenchant une réponse secondaire intense.
- 5Le document 2 décrit un patient dont le déficit en lymphocytes T CD4+ empêche le développement d'une mémoire immunitaire fonctionnelle. Sa réponse au rappel vaccinal reste faible, similaire à une réponse primaire, car il ne peut pas générer ou réactiver correctement les lymphocytes B mémoires.
