Sujet de métropole, juin 2023

Énoncé

Des chercheurs viennent récemment de mettre en évidence le rôle d'un petit crustacé (l'idotée) dans la reproduction d'une algue rouge marine, la gracilaire. On appelle ce crustacé l'« abeille des mers ».

Document 1 : reproduction sexuée chez l'algue rouge

L'algue rouge forme de longs rameaux. Il existe des pieds mâles et des pieds femelles. Lors de la reproduction, le pied mâle libère dans l'eau des cellules sexuelles mâles incapables de se déplacer par elles-mêmes. Les ovules sont fixés sur les rameaux du pied femelle. La fécondation correspond à la fusion de deux cellules sexuelles, l'une mâle et l'autre femelle, pour donner une cellule-œuf formant un renflement sur le pied femelle.

1. À partir des informations du document 1, indiquer, sur votre copie, quel schéma (A ou B) correspond à la rencontre des cellules sexuelles chez l'algue rouge.

Les schémas A et B diffèrent par la libération dans l'eau des cellules sexuelles femelles. Il convient de vérifier cette information dans le document 1.

Document 2 : rôle de l'idotée dans la reproduction de l'algue rouge

L'idotée se déplace d'une algue rouge à l'autre pour se nourrir. Les chercheurs, ayant observé au microscope l'idotée, ont découvert que de nombreuses cellules sexuelles mâles de l'algue rouge étaient collées sur son corps. Ils ont voulu comprendre le rôle de ce petit crustacé dans la reproduction de l'algue rouge.

2. Parmi les 3 propositions ci-dessous, recopier sur votre copie l'hypothèse choisie par les chercheurs.
Justifier votre choix en prélevant deux informations des documents 1 et 2.

L'idotée joue un rôle dans la reproduction de l'algue rouge, en transportant :

1 – les cellules sexuelles mâles vers les cellules sexuelles femelles.

2 – les cellules sexuelles femelles vers les cellules sexuelles mâles.

3 – les cellules sexuelles mâles et femelles les unes vers les autres.

Il s'agit de faire le lien entre la mobilité des cellules sexuelles et leur présence sur le corps des idotées.

En laboratoire, les chercheurs ont mis au point des expériences afin de comprendre quel rôle joue l'idotée dans le succès de la reproduction de l'algue rouge.

Document 3 : montage expérimental et résultats obtenus d'une expérience réalisée par les chercheurs du CNRS-Sorbonne Université de la Station biologique de Roscoff.

Montage expérimental de l'expérience réalisée par les chercheurs


(Source : Lavaut et al. /Science 2022)

Graphique des résultats obtenus


(Source : Lavaut et al. Sciences 2022)

3. Parmi les 3 propositions ci-dessous, choisir la conclusion des chercheurs puis recopier celle-ci sur votre copie.
Justifier votre réponse à partir du document 3, en citant des valeurs chiffrées.
La fécondation de l'algue rouge :

1. ne dépend pas de l'idotée.

2. est favorisée par la présence de l'idotée.

3. ne peut avoir lieu qu'en présence de l'idotée.

Comparez les résultats obtenus dans l'aquarium A et l'aquarium B en indiquant des données chiffrées sans en oublier l'unité.

Document 4 : rôle des insectes pollinisateurs dans la fécondation chez les plantes à fleurs

Les animaux participent activement ou passivement au transport du pollen (cellules sexuelles mâles) des fleurs vers les ovules d'autres fleurs. Le pollen est accroché sur les plumes des oiseaux, la fourrure des mammifères ou encore sur les soies des insectes. L'abeille transporte différents pollens, notamment celui du pissenlit.


Photographie d'une tête d'abeille observée au microscope électronique à balayage (M.E.B) © Stephan BORENSZTAJN/CNRS Photothèque


Photographie de pollen de pissenlit observé au microscope électronique à balayage (M.E.B) © Didier COT/CNRS Photothèque

4. En vous appuyant sur l'ensemble des documents, expliquer pourquoi les chercheurs qualifient l'idotée d'« abeille des mers ».

Le correcteur s'attend à une comparaison des rôles de l'abeille et de l'idotée dans la fécondation respectivement des fleurs et des algues rouges.

Corrigé

Le document 1 indique que « les ovules sont fixés sur les rameaux du pied femelle » et que « le pied mâle libère dans l'eau les cellules sexuelles mâles ». Or, dans le schéma B, les cellules sexuelles femelles sont libérées dans l'eau. Il faut donc choisir le schéma A.

Les ovules (cellules sexuelles femelles) sont immobiles, contrairement aux cellules sexuelles mâles (document 1). L'idotée est un petit crustacé qui se déplace d'algue en algue et sur le corps duquel des cellules sexuelles mâles d'algue se retrouvent collées (document 2). Donc l'idotée joue un rôle dans la reproduction de l'algue rouge, en transportant les cellules sexuelles mâles vers les cellules sexuelles femelles.

Le nombre moyen de cellules-œufs pour 5 centimètres de rameau est plus important dans l'aquarium A (environ 4,1 pour 5 cm) que dans l'aquarium B (environ 0,2 pour 5 cm). On sait que 20 idotées ont été placées dans l'aquarium A alors qu'il n'y en a aucune dans l'aquarium B (document 3). Cependant, on trouve quand même quelques cellules-œufs dans l'aquarium B, donc la fécondation de l'algue rouge ne dépend pas totalement de l'idotée, mais elle est largement favorisée par sa présence (réponse 2).

Le pollen (cellules sexuelles mâles) du pissenlit, une fleur, possède des ornements lui permettant de s'accrocher plus facilement sur les soies de l'abeille et d'être ainsi transporté vers les cellules sexuelles femelles (document 4). Comme pour la fleur, les cellules sexuelles femelles des algues rouges sont fixées (document 1) et les cellules sexuelles mâles sont collées sur le corps des idotées, puis transportées d'algue en algue vers les cellules sexuelles femelles (document 2). L'abeille et l'idotée facilitent donc la fécondation (document 3) de la même manière, en accrochant des cellules reproductrices mâles sur leur corps en les transportant vers les femelles, d'où la qualification d'« abeille des mers » pour l'idotée.