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Terminale Spé SVT Bac Blanc 2020-2021

Durée 3h30 - Calculatrice interdite - Notation sur 15 points (conversion ultérieure sur 20)

Anonymez vos copies

Le sujet comporte 3 pages

Exercice 1 : rédaction d’un texte argumenté répondant à une question scientifique posée (7 points)

Un patient a subi un Accident Vasculaire Cérébral (= AVC) ayant entrainé une incapacité à effectuer des mouvements volontaires des membres supérieur et inférieur de côté droit du corps (hémiplégie). Pourtant, chez ce même patient le test médical du réflexe rotulien (coup porté sur le tendon rotulien juste sous le genou) déclenche tout de même un mouvement de la jambe paralysée.

Document de référence :

À l’aide des connaissances, expliquer comment l’AVC a provoqué une hémiplégie sans pour cela empêcher la réalisation du réflexe rotulien.

Vous rédigerez un texte argumenté et structuré. On attend que l’exposé soit étayé par des expériences, des observations, des exemples ... éventuellement issus du document de référence proposé.

Exercice 2 : pratique d’un raisonnement scientifique pour résoudre un problème (8 points)

La création d’un verger.

Le pommier commun (Malus pumila) est une Angiosperme appartenant à la famille des Rosacées. C’est l’arbre fruitier le plus cultivé en Europe, et il comprend plus de 20 000 variétés comestibles ou décoratives, bien que l’essentiel de la production soit assuré par un nombre restreint de variétés.

Un couple en reconversion désire se lancer dans la culture de pommiers et vous demande conseil. Il souhaite cultiver dans un premier temps une variété très productive : Golden Delicious. En tant qu’ingénieur horticole, il fait appel à vos conseils pour lui expliquer comment se déroule la pollinisation du pommier, et quelle variété compagne serait la plus adaptée pour obtenir une forte production de pommes Golden dans son verger.

Image Wikipedia Ivar Leidus (novembre 2020)

Exploitez les documents ainsi que vos connaissances pour répondre à ses interrogations.

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

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Document 1. Coupe de fleur de pommier et photographie de la fleur.

Les fleurs de pommier sont blanches ou roses suivant la variété de pommier. Elles éclosent tout au long du mois d’avril (date d’éclosion variable suivant la variété de pommier). Les nectaires sont des structures produisant du nectar (chaque fleur peut produire 3 à 7 mg de nectar par jour).

© Le vocabulaire de l’apiculteur. J.-M. Hoyoux et http://www.snv.jussieu.fr

Document 2. Comparaison des pollens de Rosacées (dont le pommier fait partie) et de Poacées.

Pollen de Rosacée observé au MEB. Les grains de pollen mûrs comportent trois sillons germinaux et présentent des plis ou des rides qui les rendent rugueux. Les grains sont lourds, de grande taille et ont une bonne valeur nutritive.

En référence : pollen de Poacée (Graminée) observé au MEB. Les grains de pollen sont légers et produits en très forte quantité. La pollinisation des Poacées est effectuée par le vent

© http://www.scielo.br et © Les miels Par Danielle Lobreau (documents modifiés)

Document 3. Ploïdie des pommiers.

La majorité des variétés de pommiers sont diploïdes (2n=34). Il en existe toutefois certaines qui sont triploïdes (3n= 51). Ces variétés sont de fait de très mauvais pollinisateurs (gamètes mâles anormaux).

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Document 4. Le mécanisme de l’auto-incompatibilité.

Chez les plantes, on connaît des gènes qui interviennent dans le contrôle de la reproduction sexuée : c’est le cas du gène S. Le gène S (ou gène S-Rnase) possède de nombreux allèles.

On vous présente ici trois cas de figure (A, B ou C) avec trois S-génotypes différents.

Légende : la croix indique les cas pour lesquels la croissance du tube pollinique est arrêtée (on parle d’incompatibilité).

En cas d’incompatibilité, le pollen germe mais la croissance du tube pollinique est stoppée. On observe alors des dépôts de callose régulièrement espacés tout au long du tube pollinique, dont la croissance se termine au tiers supérieur du style. L’extrémité du tube devient anormale, gonflée, et peut parfois éclater.

On considère qu’un bon pollinisateur produit des grains de pollen dont la grande majorité germe sur la plante réceptrice (plus de 75% de taux de germination).

© Physiologie végétale (T2. Développement Heller et coll. Dunod 2000 et http://hortsci.ashspublications.org

Les allèles d’incompatibilité des différentes variétés sont suffisamment différents pour que la quasi-totalité des variétés puissent se féconder entre elles. Voici quelques S-génotypes de variétés de pommes.

Variété S-Génotype Variété S-Génotype Idared (S3S7) Delbard Jubilé (S2S22)

Belle de Boskoop (S2S3S5) Cox Orange Pippin (S5S9) Granny Smith (S3S23) Reine des reinettes (S1S3)

Golden Delicious (S2S3) Bolero (Tuscan) (S5S10) http://www.horti.be/P/FloraisonPommiers.htm

Document 5. Calendrier de floraison de quelques variétés de pommiers.

La date moyenne de floraison est indiquée par un trait noir. On considère que la pollinisation est optimale pendant 5 jours de part et d’autre de cette date (représenté par la barre grisée).

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Tspé – Eléments de Correction et Barème

Exercice 1 – (7 points) Introduction :

Double problématique posée

Développement : Notions à aborder :

- L’AVC est dû à un arrêt de la circulation du sang dans une artère irriguant une région du cerveau : entraine un apport insuffisant en dioxygène induisant la mort des cellules cérébrales dans cette zone

- Sachant que les voies nerveuses motrices descendantes sont croisées (à décrire) : si hémiplégie droite alors lésions dans l’aire motrice primaire gauche affectant des neurones pyramidaux (cortex frontal)

- Absence de messages nerveux moteurs volontaires arrivant aux motoneurones reliés aux différents muscles de la partie droite du corps : donc absence de message nerveux moteur délivrés par les motoneurones et absence de contraction volontaire.

- A chaque section de moelle, un motoneurone peut toutefois recevoir des messages nerveux sensitifs provenant des fuseaux neuro-musculaires lors de l’étirement d’un muscle : dans l’exemple du reflexe rotulien : choc sur le tendon rotulien -> étirement brutal du muscle quadriceps fémoral -> …-> contraction réflexe du muscle en réponse.

- Expériences possibles à décrire :

• Localisation d’un AVC avec une IRM anatomique • Observation d’une obstruction d’artère carotide (angiographie) • Vérification des réflexes avec le test du marteau reflexe ou par

électromyogramme

- Schémas possibles : • Schéma des aires motrices dans le cortex frontal • Schéma du réflexe rotulien • Schéma des voies croisées descendantes

Conclusion : Bilan Ouvertures possibles :

- fragilité du cerveau (maladies dégénératives, substances exogènes) - capacités de récupération (plasticité) - autres types de paralysies : paraplégies ou tétraplégie lors de section de moelle

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Exercice 2. Barème

Problématique : comment se déroule la fécondation du pommier et quelle variété de pommier assurerait la meilleure pollinisation de la variété de pommier que veut planter ce couple ?

Doc1 et 2 : - La fleur est constituée de 4 pièces florales. La fleur du pommier est hermaphrodite. - La fleur produit quelques mg de nectar par jour, substance nutritive pour des pollinisateurs. - Les grains de pollen sont assez gros (40 µm ou plus), lourds, rugueux (contrairement aux Poacées, légers et deux fois plus petits). Ils ont une bonne valeur nutritive. - La pollinisation du pommier se fait donc grâce aux insectes, et non au vent.

Doc3 et doc 4 : - Le pommier est diploïde (17 paires de chromosomes) sauf certaines variétés triploïdes (3 jeux de 17 chromosomes) qui sont de mauvais pollinisateurs. - Belle de Boskoop est triploïde et ne peut donc convenir au couple.

Doc 4 : - Le gène S contrôle la reproduction sexuée (nombreux allèles). - Si le S-génotype du pollen est identique à celui du pistil, le tube pollinique voit sa croissance stoppée = pas de fécondation. L’autofécondation est impossible. - Si le S-génotype du pollen est différent de celui du pistil, le tube pollinique voit sa croissance se poursuivre = fécondation possible avec le gamète femelle. - Une plante productrice de pollen au génotype partiellement différent de celui de la plante receveuse, aura 50 % de son pollen qui germera sur le stigmate = fécondation possible dans 50 % des cas. - Seules des variétés de pommiers de génotypes totalement différents sont de bons pollinisateurs (voir valeur de 75 % indiquée) puisque 50 % < à 75 %. - Tous les pommiers sont partiellement compatibles avec Golden Delicious (S2S3) puisque portant soit S2, soit S3. Seuls Cox Orange Pippin et Bolero (Tuscan) ont un S génotype totalement différent.

Doc 5 : - Les variétés ne fleurissent pas toutes en même temps : certaines sont précoces, d’autres tardives. - La pollinisation est optimale pendant 10 jours. - Seules des espèces dont les dates de floraison se recoupent peuvent se féconder. - Cela élimine en partie Idared, mais surtout Bolero (Tuscan). Les cinq autres sont potentiellement pollinisateurs.

Eléments issus des connaissances. - Les plantes ont deux modalités de reproduction : sexuée et asexuée. - La reproduction sexuée est assurée chez les Angiospermes par la fleur où se trouvent les gamètes femelles, au sein du pistil, et les grains de pollen, portés par les étamines, vecteurs des gamètes mâles. - Chez certaines espèces, la fécondation des gamètes femelles par les gamètes mâles de la même fleur est rendue impossible par divers mécanismes d’incompatibilité. - La fécondation croisée implique une mobilité des grains de pollen d’une plante à une autre. - Dans une majorité de cas, la pollinisation repose sur une collaboration entre plante et pollinisateur en relation avec la structure florale

Réponse à la problématique Pour cultiver ses Golden, le couple doit : - tabler sur la présence d’insectes, la pollinisation étant entomogame ;

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- disposer de pommiers aux S-génotypes compatibles (cela écarte Granny Smith, Delbard Jubilé, Reine des Reinettes aux génotypes en partie compatibles) ; - disposer de pommiers diploïdes (cela élimine Belle de Boskoop) - disposer de pommiers aux dates de floraisons proches (cela élimine Idared et Bolero) Le pommier ayant toutes les caractéristiques requises est le Cox Orange Pippin. C’est lui qui assurera la meilleure pollinisation du Golden.