Tu as effectué l’épreuve de spécialité du baccalauréat du mercredi 18 juin 2025 ? AuFutur te propose un corrigé de la première épreuve de SVT.
Exercice 1 : Production de substances organiques chez les
plantes domestiquées
La domestication des plantes peut se définir comme un processus évolutif des caractéristiques génétiques de plantes favorisant leur culture par l’Homme, et dont les modifications sont telles qu’elles ne peuvent plus se développer à l’état naturel sans l’action de l’Homme. L’agriculture permet donc la sélection, directe ou indirecte, de plantes dont les caractéristiques favorisent à la fois leur culture et leurs intérêts à la consommation, ce qui mène au long terme à l’évolution génétique des plantes considérées. Par exemple, les plantes disposant de plus de molécules de réserve, des ressources en énergie pour la survie et la croissance de la plante, et donc un potentiel consommable par l’Homme, vont être privilégiées. Ces molécules sont stockées dans les organes de stockage végétaux, souvent plus développées chez les plantes cultivées et domestiquées.
Nous verrons de quelle manière les plantes cultivées produisent des molécules de réserve puis comment la domestication influence la dimension des organes de stockage des plantes cultivées par rapport aux plantes sauvages.
Lire aussi. SVT : la domestication des plantes
I – La production de molécules de réserve par les plantes cultivées
A – Des échanges avec l’environnement
Au même titre que des plantes sauvages, les plantes cultivées communiquent avec leur environnement pour absorber les ressources essentielles à leur survie et leur croissance. Les ressources en eau et en minéraux présents dans le sol sont absorbées par les racines des plantes, qui forment le système racinaire. Les racines sont des organes de réserve composés de plusieurs branches, parsemées de poils absorbants, des cellules qui communiquent avec le sol par leurs vacuoles. Les poils absorbants permettent d’absorber l’eau, et notamment les ressources minérales et ioniques qu’elle contient.
Ces ressources sont acheminées par la sève brute, liquide nutritif circulant dans la plante, aux feuilles, qui forment le système caulinaire. C’est dans ce système que les ressources du sol sont utilisées et consommées pour produire de la matière organique. Les feuilles permettent également des échanges avec l’environnement, essentiels à ces transformations chimiques : eau (humidité), lumière, gaz.
B – La synthèse de matière organique
Les ressources du sol sont acheminées vers les feuilles où elles sont transformées pour produire de la matière organique. Plus particulièrement, la plupart des plantes peuvent réaliser le processus de photosynthèse, qui consiste en la synthèse d’éléments organiques et de dioxygène à partir d’eau, de dioxyde de carbone, et en présence de lumière. La photosynthèse est assurée par des organites cellulaires spécialisées, contenus dans les cellules végétales des feuilles ; les chloroplastes.
La synthèse de la photosynthèse peut se résumer ainsi :
- 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
Les molécules organiques synthétisées appartiennent principalement à la famille des glucides. Une partie est consommée par la plante pour sa croissance, telle que le glucose. Une autre partie est transformée en molécules de réserve et stockée dans les organes de réserve dédiés, tels que les racines. Parmi ces molécules de réserve, on trouve des dérivés des glucides, tels que l’amidon. D’autres molécules peuvent également être synthétisées, telles que les vitamines, agissant là encore immédiatement ou de manière postérieure.
C- Un environnement de culture stimulant
Si les plantes à l’état naturel sont capables de réaliser le mécanisme de la photosynthèse, nécessaire à leur survie, les plantes cultivées bénéficient d’un environnement optimisé et stimulant. En effet, la culture d’un végétal vise à obtenir un bon rendement. Les conditions optimales de croissance du végétal sont donc étudiées et réunies en ce sens. Outre un arrosage régulier assurant les ressources hydriques, le terreau utilisé peut être particulièrement riche en minéraux auxquels sont sensibles lesdits végétaux. De même, le recours ) un engrais ou le contrôle des températures et de la lumière peuvent optimiser l’apport en ressources et la croissance des plantes cultivées, d’où une production organique accrue par rapport à une plante sauvage.
Outre cette production organique accrue, les plantes cultivées peuvent également disposer d’organes de stockage, et donc de réserves, plus importantes que les plantes sauvages. Nous verrons que la domestication des plantes peut contribuer à la création de variétés végétales disposant d’organes de stockage plus développés.
Lire aussi. SVT : l’organisation fonctionnelle des plantes à fleurs
II – Des organes de stockage plus développés chez les plantes domestiquées
A – La sélection des plantes
La culture humaine a contribué à la sélection de plantes aux particularités avantageuses, tant d’un point de vue de la facilité de culture que de leur potentiel d’utilisation. Selon ces critères avantageux, certaines variétés de plantes ont été favorisées par rapport aux autres variétés dans la culture : c’est la sélection artificielle. D’autres variétés ont été créées artificiellement pour répondre aux critères de culture, par exemple par hybridation de plusieurs espèces aux caractères avantageux, ou par modification du génome.
La domestication des plantes peut donc agir sur les variétés de plantes, et notamment privilégier celles avec des caractères favorables à la culture et à la consommation. Parmi ces critères, on peut citer la dimension des organes de stockage, et donc leur potentiel de stockage de réserves organiques.
B – Des organes de stockage plus développés
Chez les plantes sauvages, la dimension et le nombre d’organes de stockage dépendent d’une part des possibilités génétiques de la plante, d’autre part de l’environnement favorisant ou non le développement et la reproduction de la plante. Dans la culture, les plantes sont sélectionnées selon leurs caractéristiques, notamment la dimension et le potentiel de stockage des organes spécialisés. La culture vise également à améliorer le rendement, outre la sélection d’individus, en optimisant les conditions de développement de la plante, comme nous l’avons mentionné plus haut.
En particulier, les racines, organes de réserve principaux, peuvent être modifiées en taille comme en forme, optimisant les réserves, sous l’effet de la domestication. Le document nous indique notamment que la betterave sauvage dispose d’une racine mesurant environ 4 centimètres et permettant des réserves de 4,5% de sucre. La betterave domestiquée dispose d’une racine tubulaire, beaucoup plus grande (un diamètre d’une quinzaine de centimètres), et permettant de stocker près de 20% de sucre.
C – L’usage d’hormones de croissance
Outre la sélection et l’optimisation des conditions de croissance du végétal, l’agriculture peut agir directement sur le développement des plantes et des organes de réserve. L’usage d’hormones de croissance vise à stimuler en particulier la croissance globale ou de parties des végétaux. Ces hormones peuvent être d’origine naturelle comme chimiques. L’utilisation d’auxines, par exemple permet de stimuler l’élongation cellulaire et donc le développement notamment des racines.
Ainsi, la domestication des plantes contribue à favoriser des végétaux aux caractéristiques favorisant leur culture et leur potentiel à la consommation. De même que chez les plantes sauvages, les plantes cultivées peuvent synthétiser de la matière organique grâce au processus de la photosynthèse, réalisé dans les feuilles, à partir des ressources de l’air (gaz), et du sol (eau, minéraux) absorbées par les racines. Les molécules, principalement de glucides, sont utilisées par la plante pour sa croissance, ou sont stockées sous diverses formes de molécules de réserve dans les organes de réserve, tels que les racines. La culture des plantes par l’Homme privilégie des végétaux favorisant le rendement agricole ; la domestication des plantes favorise ainsi des individus disposant de plus grandes réserves organiques, liées au développement des organes de réserve. Les plantes domestiquées sont donc choisies selon les dimensions et le potentiel des organes de réserve, plus importants que chez les plantes sauvages. Ces caractéristiques sont aussi optimisées par l’action de l’Homme qui agit directement sur l’environnement stimulant la croissance et peut faire usage d’hormones de croissance.
Exercice 2 : Génétique et robe claire d’un poulain
Le phénotype d’un individu dépend de son patrimoine génétique, qui résulte de la combinaison de ceux des parents lors de la fécondation. L’expression de certains caractères peut également indiquer une anomalie, voire une maladie génétique. Dans le cas du poulain étudié, le pelage de couleur clair pourrait provenir de la combinaison génétique des géniteurs, ou d’une maladie génétique.
Nous émettrons la première hypothèse que le caractère de la robe du poulain peut provenir du génotype, puis la seconde hypothèse qu’il peut être induit par une maladie génétique.
Le document 1 nous indique la robe et les combinaisons alléliques des gènes extension (robe noire ou fauve) et kit (présence de poils blancs) du chromosome 3 des deux parents du poulain. La robe du père et fauve. Pour ces deux gènes, le père est homozygote (Document 1a). La robe de la mère est noire avec un mélange de poils, et elle est hétérozygote pour ces deux gènes (document 1b). En particulier, l’un des chromosomes est porteur des deux allèles dominants des gènes, les allèles E et Rn. Or, on sait que ces deux allèles sont dominants et que l’allèle Rn est responsable d’une robe mélangée pour une robe noire, d’où la robe de la mère.
On sait que la fécondation consiste en la combinaison de deux cellules sexuelles haploïdes (n chromosomes à une chromatide), formant une cellule œuf diploïde, à 2n chromosomes à 2 chromatides. Ainsi, les chromosomes de l’embryon résultent de la combinaison des chromosomes des gamètes des parents. Dans le cas du poulain dont la robe est claire, l’une des combinaisons possibles serait un chromosome avec les allèles e et n (du père), et un E et Rn de la mère, soit une combinaison identique à celle de la mère. Or, E étant dominant par rapport à e, cela impliquerait que le poulain ait une robe noire. Or, le document 2 nous indique que les appariements chromosomiques lors de l’appariement des chromosomes homologues lors de la formation des gamètes peuvent conduire à des recombinaisons génétiques. On peut donc émettre l’hypothèse que selon la combinaison chromosomique avancée, l’allèle E ait été muté, ou échangé avec un allèle e d’un autre chromosome. Ainsi, la combinaison du chromosome 3 du poulain serait e / n et e / Rn. La robe du poulain serait donc fauve, mais la dominance de l’allèle Rn (Document 1c) donnerait une couleur très claire à cette robe.
Ainsi, la première hypothèse du pelage clair du poulain est liée à la combinaison génétique des gamètes ; une robe fauve avec l’expression de l’allèle dominant Rn du gène kit, expliquant la couleur très claire de la robe. Avançons maintenant la seconde hypothèse, liée à une maladie génétique.
L’amplification de l’ADN des parents du poulain permet d’étudier la nature des allèles du gène ednrb des parents du poulain de robe très claire (document 3). On observe chez les parents la présence de fragment 115kb et 90kb. La comparaison des parents avec deux témoins, un individu présentant des allèles d’ednrb non mutés (homozygote non muté), et un individu présentant des allèles d’ednrb mutés (homozygote muté) et porteurs du syndrome du poulain blanc, permet d’observer que les deux parents sont porteurs à la fois des allèles mutés et non mutés. Lors de la fécondation, le poulain a donc hérité d’un ou de deux allèles de ce gène, il est donc homozygote ou hétérozygote pour le gène ednrb.
La coloration du pelage est déterminée par les mélanocytes, cellules à la surface de la peau produisant les pigments à l’origine de la couleur de la robe du cheval (document 4). On sait que le gène ednrb joue un rôle dans la coloration du pelage car il intervient dans la migration vers la surface de la peau de ces cellules spécialisées. Sur la photographie de la tête d’un embryon de 12 jours, on observe de nombreux précurseurs de mélanocytes chez une souris hétérozygote du gène ednrb, dont le pelage est noir. En comparaison, on observe très peu de précurseurs chez une souris homozygote du gène ednrb, dont le pelage est blanc à l’exception de quelques taches correspondant à l’emplacement des précurseurs. On en déduit donc que le gène n’agit sur la pigmentation du pelage que lorsque le chromosome porteur est homozygote. Or, on sait que le phénomène étudié chez les souris est semblable chez les chevaux. On sait aussi que le gène est responsable du syndrome du poulain blanc (document 3). Ainsi, le poulain est homozygote pour le gène ednrb et est porteur de la maladie génétique du poulain blanc.
Ainsi, deux hypothèses peuvent être émises quant à la coloration de la robe du poulain. La première repose sur la combinaison génétique héritée des parents, où une recombinaison génétique a permis d’associer les allèles exprimant la robe fauve, à celui donnant des poils blancs, et dont l’association donne une robe très claire. La seconde hypothèse avance la maladie génétique du poulain blanc, dont le poulain est porteur en raison d’un chromosome homozygote d’un gène muté agissant sur la coloration du pelage et sur une anomalie de développement des intestins.
