Avertissement — à lire avant de commencer. Cette leçon n’est pas un corrigé du sujet ECE. Diffuser un corrigé officiel des ECE est interdit, et ce n’est de toute façon pas le but pédagogique. L’idée ici est de te donner des pistes de réflexion et une méthode pour aborder ce type de sujet : comment lire l’énoncé, identifier la question, construire une stratégie et anticiper les résultats. À toi ensuite de faire le travail intellectuel le jour de l’épreuve — c’est lui qui te vaudra des points.
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Reconnaître le type d’un sujet ECE (classique ou poursuite de stratégie)
- Identifier la question scientifique d’un sujet sur la polyploïdie végétale
- Comprendre à quoi sert chacune des ressources fournies (formule chromosomique, planche de référence)
- Mobiliser la notion de polyploïdie (chapitre 1A.2) face à un cas concret de création variétale
- Construire une stratégie d’observation cytologique en trois temps : le quoi, le comment, les résultats anticipés
- Anticiper la nature de la ressource complémentaire apportée en partie B
- Communiquer ton comptage de chromosomes par photographie légendée ou tableau sur tableur, et interpréter avec la trame « J’observe / Or je sais / J’en déduis »
- Rédiger une conclusion qui répond exactement à la question posée
1. Quel type de sujet ECE est-ce ?
Avant de plonger dans le contenu, il faut d’abord reconnaître le type du sujet, car la stratégie attendue n’est pas la même.
Deux grands types de sujets ECE :
- Sujet « classique » (à l’ancienne). La partie A commence par « Élaborer une stratégie de résolution afin de déterminer… ». On te demande de proposer la stratégie avant toute manipulation. Ensuite tu mets en œuvre.
- Sujet « poursuite de stratégie ». Tu commences par une manipulation déjà cadrée, suivie d’une analyse de résultats. C’est seulement ensuite qu’on te demande de proposer une stratégie pour poursuivre la résolution du problème (avec une autre expérience, un autre angle).
Ici, dans le sujet 26_SVT_02, la partie A commence par « Élaborer une stratégie de résolution afin de déterminer si les chercheurs ont réussi à obtenir des plants polyploïdes ». C’est donc un sujet classique. Tu dois proposer ta stratégie complète à l’examinateur avant de toucher au matériel.
2. Le contexte et la question scientifique
L’épreuve te place dans un laboratoire de création variétale qui travaille sur le Fenugrec (Trigonella foenum-graecum), une plante aromatique et médicinale cultivée depuis l’Antiquité au Moyen-Orient et en Inde. Les chercheurs cherchent à créer des plants polyploïdes (porteurs de plus de deux jeux de chromosomes), car la polyploïdisation est connue pour conférer aux plantes des caractères agronomiques recherchés : organes plus volumineux, vigueur accrue, parfois stérilité utile (production de fruits sans pépins, par exemple chez la banane).
Pour induire cette polyploïdie, les chercheurs ont utilisé une technique qui agit au niveau des gamètes (anomalie méiotique programmée), puis ils ont laissé les fécondations et germinations se faire. Ils doivent maintenant vérifier le succès de la manipulation : les jeunes plants obtenus sont-ils bien polyploïdes, ou est-ce que la technique a échoué et donné des plants diploïdes ordinaires ?
La question scientifique du sujet : « Les plants obtenus par cette technique de polyploïdisation sont-ils effectivement polyploïdes ? » C’est la phrase à garder en tête du début à la fin. Ta stratégie, tes observations microscopiques et ta conclusion doivent répondre à cette question précise, pas à une autre.
3. À quoi servent les ressources fournies ?
Les ressources d’un sujet ECE ne sont jamais là pour décorer. Chacune a une fonction précise dans la résolution. Avant de te lancer, prends 2 minutes pour identifier ce que chaque ressource t’apporte.
Ressource 1 — La formule chromosomique de référence du Fenugrec sauvage. Elle te donne la valeur 2n = 16. C’est la donnée pivot du sujet : sans elle, tu serais incapable de dire si le comptage que tu vas réaliser correspond à un plant diploïde ordinaire (16 chromosomes) ou à un plant polyploïde réussi (32, 48, voire 64 chromosomes). Cette ressource fixe la « ligne de référence » à laquelle ton observation sera comparée.
Ressource 2 — Les définitions de diploïdie et de polyploïdie. Diploïde = 2 exemplaires de chaque chromosome (formule 2n) ; polyploïde = plus de 2 exemplaires (3n triploïde, 4n tétraploïde, 6n hexaploïde…). Cette ressource te fournit le vocabulaire et les seuils numériques à appliquer à ton comptage. Sans elle, tu pourrais utiliser un terme imprécis et perdre des points sur la rigueur de l’analyse.
Ressource 3 — La photographie de référence d’une zone méristématique d’Ail (2n = 14). Elle te montre l’aspect attendu d’une zone à mitoses actives, avec différents stades visibles : prophase, métaphase (chromosomes condensés et alignés à l’équateur), anaphase (chromatides séparées migrant aux pôles). C’est ton modèle visuel pour analyser tes propres champs microscopiques et repérer les cellules exploitables pour le comptage. Elle confirme aussi le choix du matériel : zone apicale d’une racine, méristème en division active.
4. Le raisonnement scientifique du sujet
On peut maintenant relier les ressources entre elles pour bâtir le raisonnement. Suis bien la logique :
- Pour distinguer un plant diploïde d’un plant polyploïde, il faut compter les chromosomes dans une cellule.
- Pour les compter, il faut les voir : or les chromosomes ne sont individualisés (condensés) que pendant la mitose, idéalement en métaphase (alignés à l’équateur, parfaitement séparés).
- Les mitoses actives se trouvent dans les zones méristématiques, en particulier à l’extrémité des racines (méristème apical racinaire) — d’où le choix imposé du matériel par le sujet.
- Le résultat du comptage tranche directement la question initiale : 16 chromosomes → diploïde, échec de la technique ; au-delà de 16 (32 = tétraploïde, 24 = triploïde, 48 = hexaploïde…) → polyploïde, succès de la technique.
Conclusion logique : pour répondre à la question, il « suffit » d’observer des cellules méristématiques d’apex racinaire en métaphase, de compter les chromosomes, et de comparer à la référence 2n = 16. Toute la stratégie est dans cette phrase.
5. Rappels théoriques : caryotype, méristème et polyploïdisation
Le caryotype est la représentation classée des chromosomes d’une cellule, généralement réalisée à partir d’une cellule en métaphase, où les chromosomes sont condensés et donc visibles individuellement. Le méristème est un tissu végétal de cellules indifférenciées en division active — c’est l’équivalent végétal d’une cellule souche. Le méristème apical racinaire se situe à l’extrémité de chaque racine en croissance ; il fournit les cellules en mitose nécessaires à l’analyse.
La polyploïdisation (chapitre 1A.2) est un mécanisme majeur de complexification des génomes : elle augmente brutalement le nombre de jeux chromosomiques. Naturelle (anomalie méiotique produisant des gamètes non réduits) ou induite en laboratoire (par la colchicine, qui bloque la formation du fuseau mitotique sans empêcher la duplication de l’ADN), elle a joué un rôle considérable dans l’évolution des plantes cultivées (chapitre 2A.4) : blé tendre hexaploïde (6n), fraisier cultivé octoploïde (8n), banane triploïde (3n)…
Attention : un plant polyploïde a généralement plus de mal à se reproduire sexuellement (en particulier les triploïdes 3n, stériles, comme la banane). C’est parfois un atout agronomique recherché (pas de pépins) mais cela peut aussi compliquer la multiplication de la variété. La polyploïdie ne fait donc pas que des heureux !
6. Construire ta stratégie en trois temps
Au moment où tu appelles l’examinateur pour formaliser ta proposition, ta stratégie doit toujours être structurée en trois temps. C’est la méthode officielle attendue par les jurys :
Une stratégie ECE se formule toujours selon trois axes :
- LE QUOI — qu’est-ce que je cherche à mettre en évidence ?
- LE COMMENT — comment je m’y prends concrètement (matériel, manipulation, mesures) ?
- LES RÉSULTATS ANTICIPÉS — qu’est-ce que j’attends comme résultat et comment je conclurai dans chaque cas ?
Appliquons cette grille au sujet Fenugrec :
Le QUOI
Je cherche à déterminer le nombre de chromosomes dans les cellules méristématiques d’un jeune plant issu de la technique de polyploïdisation. Cette information me permettra de dire si la formule chromosomique correspond à la formule diploïde de référence (2n = 16, la technique a échoué) ou à une formule polyploïde supérieure (24, 32, 48… la technique a réussi).
Le COMMENT
Je vais réaliser une préparation microscopique de cellules d’apex racinaire selon la technique classique du squash : prélèvement de l’extrémité de la racine (~5 mm, où se trouve le méristème), hydrolyse acide à HCl 1 mol/L à chaud pendant quelques minutes (cette étape dissocie les cellules entre elles en dépolymérisant la lamelle moyenne), coloration spécifique des chromosomes au carmin acétique, à l’orcéine acétique ou au bleu de toluidine, puis écrasement délicat entre lame et lamelle (avec un papier filtre, pour aplatir le tissu en couche fine). J’observe au microscope optique en démarrant à faible grossissement (×100) pour repérer la zone méristématique, puis je passe au fort grossissement (×400) pour identifier les cellules en mitose. Je sélectionne des cellules en métaphase (chromosomes nettement individualisés, alignés à l’équateur) et je compte les chromosomes. Pour fiabiliser le résultat, je répète le comptage sur 3 à 5 cellules différentes et je note les valeurs obtenues.
Les RÉSULTATS ANTICIPÉS
Deux scénarios sont possibles, et chacun m’oriente vers une conclusion différente :
- Scénario 1 — Plant diploïde (2n = 16) : les cellules en métaphase montrent systématiquement 16 chromosomes. Le comptage est conforme à la formule chromosomique du Fenugrec sauvage. La technique n’a pas fonctionné : le plant est resté diploïde.
- Scénario 2 — Plant polyploïde (≥ 24 chromosomes) : les cellules en métaphase montrent un nombre nettement supérieur à 16. Par exemple 32 chromosomes (4n, tétraploïde), 24 chromosomes (3n, triploïde) ou 48 chromosomes (6n, hexaploïde). La technique a réussi : un plant polyploïde a bien été obtenu.
7. La mise en œuvre pratique
Une fois la stratégie validée par l’examinateur, tu passes à la manipulation. C’est une étape technique qui demande de la précision à chaque étape.
Étapes clés de la préparation :
- Hydrolyse acide : place les apex racinaires (~5 mm) dans HCl 1 mol/L à 60 °C pendant 5-10 minutes. L’acide dépolymérise les pectines de la lamelle moyenne, ce qui dissocie les cellules et permettra leur écrasement.
- Coloration : transfère les apex dans une goutte de colorant (carmin acétique, orcéine ou bleu de toluidine) pendant 2-3 minutes. Les chromosomes condensés se colorent intensément.
- Squash (écrasement) : pose les apex sur une lame, recouvre d’une lamelle, place un papier filtre par-dessus et écrase délicatement avec le pouce. L’objectif est d’obtenir une couche monocellulaire transparente.
- Observation : démarre au ×100 pour repérer la zone méristématique riche en mitoses, puis passe au ×400 pour identifier les cellules en métaphase.
- Comptage : sur chaque cellule sélectionnée, compte précisément le nombre de chromosomes (centromères). Répète sur plusieurs cellules.
Sécurité. HCl 1 mol/L est corrosif. Port obligatoire de la blouse, lunettes et gants. Manipule à plat, au-dessus d’un récipient de récupération. Pas de pipetage à la bouche.
8. Que pourrait être la ressource complémentaire (partie B) ?
Dans tous les sujets ECE, la partie B prévoit l’appel de l’examinateur pour obtenir une ressource complémentaire. Cette ressource n’est pas un cadeau : elle est calibrée pour compléter ton analyse ou débloquer une étape de raisonnement. Anticiper sa nature est un excellent réflexe d’élève.
Sur ce sujet précis, la ressource complémentaire pourrait être :
- Un caryotype officiel de Fenugrec polyploïde réalisé par les chercheurs sur un grand nombre de cellules, à comparer à ton propre comptage pour valider ou nuancer ton interprétation.
- Un tableau de comptage statistique portant sur plusieurs cellules de plusieurs plants, avec moyenne et écart-type, qui te permettrait d’évaluer la reproductibilité de la technique de polyploïdisation à l’échelle d’un lot.
- Une photographie de référence d’une métaphase de Fenugrec (sauvage et polyploïde côte à côte), pour t’aider à identifier sans ambiguïté la formule chromosomique observée.
- Des données phénotypiques macroscopiques (taille des feuilles, poids des grains, teneur en composés aromatiques) comparant des plants polyploïdes et diploïdes, illustrant l’intérêt agronomique de la polyploïdie et faisant le lien avec le chapitre 2A.4 sur la domestication.
Quelle qu’elle soit, cette ressource doit toujours être mobilisée explicitement dans ta conclusion : ne la regarde pas seulement, cite-la et explique en quoi elle conforte (ou nuance) ton interprétation des résultats expérimentaux.
9. Communiquer les résultats et interpréter
Pour la partie B, présente tes résultats sous une forme claire — deux options classiques sont attendues selon la nature de ton observation.
Option 1 — Photographie titrée et légendée. Capture une cellule en métaphase avec ton smartphone à travers l’oculaire (ou utilise une caméra de microscope). Présente la photo avec un titre informatif (« Cellule méristématique d’apex racinaire de Fenugrec en métaphase, observation au microscope optique »), précise le grossissement (×400), ajoute une échelle et légende les chromosomes (entoure-les ou numérote-les pour rendre le comptage visible).
Option 2 — Production sur tableur. Construis un tableau d’effectifs récapitulant le nombre de chromosomes compté pour chaque cellule observée (3 à 5 lignes), avec calcul de la moyenne et éventuellement de l’écart-type. Tu peux y associer un graphique en barres (nombre de chromosomes par cellule), qui rend immédiatement visible la concordance (ou non) avec la valeur 2n = 16.
Interpréter les résultats
Adopte la structure d’analyse en trois temps, attendue à l’épreuve. Elle force la rigueur du raisonnement et te fait gagner des points :
Exemple appliqué au sujet (si comptage à 32 chromosomes par cellule) :
- J’observe… que les cellules en métaphase de l’apex racinaire du jeune plant analysé présentent toutes environ 32 chromosomes, sur les 5 cellules comptées.
- Or je sais que… le Fenugrec sauvage a une formule chromosomique 2n = 16 (ressource 1), et qu’un plant polyploïde se définit par un nombre de chromosomes supérieur à 2n, multiples entiers du jeu haploïde (ressource 2).
- J’en déduis que… le plant analysé est tétraploïde (4n = 32). La technique de polyploïdisation utilisée par les chercheurs a donc bien fonctionné sur ce plant.
10. La conclusion : revenir à la question initiale
Ta conclusion doit faire 3 choses : (1) rappeler ton comptage chromosomique (avec les valeurs observées), (2) le comparer explicitement à la formule de référence du Fenugrec sauvage (2n = 16), (3) répondre explicitement à la question posée par le sujet (la technique a-t-elle réussi à produire des plants polyploïdes ?). Pense aussi à intégrer la ressource complémentaire obtenue auprès de l’examinateur.
Exemple de formulation type (si polyploïdie observée) :
« Mes observations microscopiques montrent que les cellules méristématiques de l’apex racinaire du plant analysé présentent systématiquement environ 32 chromosomes en métaphase, soit le double de la formule chromosomique diploïde du Fenugrec sauvage (2n = 16). Ces cellules sont donc tétraploïdes (4n = 32). La ressource complémentaire fournie (caryotype de référence / tableau statistique) confirme cette interprétation. La technique de polyploïdisation utilisée par les chercheurs a donc bien permis d’obtenir un plant polyploïde, ouvrant la voie à une potentielle exploitation agronomique des caractères associés. »
11. Les pièges fréquents à éviter
Piège n°1 — Ne pas identifier le type de sujet. Si tu prends un sujet « poursuite de stratégie » pour un sujet classique (ou l’inverse), tu vas formuler ta proposition au mauvais moment et perdre des points. Lis bien la première ligne de la partie A.
Piège n°2 — Compter dans une cellule non métaphasique. En interphase, les chromosomes ne sont pas individualisés (chromatine décondensée) : impossible de les compter. En prophase, ils commencent à se condenser mais restent difficilement individualisables. En anaphase et télophase, ils sont en cours de séparation et de migration. Seule la métaphase garantit un alignement à l’équateur et une individualisation maximale. Cherche-la spécifiquement.
Piège n°3 — Compter une seule cellule. Sur préparation par écrasement, le hasard fait que certaines cellules ont perdu des chromosomes (sortis du champ lors du squash, ou superposés). Toujours compter sur 3 à 5 cellules différentes pour fiabiliser et calculer une moyenne.
Piège n°4 — Confondre chromatides et chromosomes. En métaphase, chaque chromosome est constitué de 2 chromatides sœurs reliées par le centromère. On compte les chromosomes (un centromère = un chromosome), pas les chromatides. Une confusion fait doubler la valeur — par exemple 32 chromatides comptés alors que la cellule n’a que 16 chromosomes (donc diploïde !).
Piège n°5 — Conclure sans comparer à la référence. Beaucoup de candidats concluent « j’ai compté 32 chromosomes » et s’arrêtent là. C’est une étape intermédiaire. La vraie réponse, c’est : « donc le plant est tétraploïde (4n) alors que la référence sauvage est 2n = 16, la technique a donc réussi ». Sans la comparaison, l’analyse est incomplète.
Piège n°6 — Ne pas exploiter la ressource complémentaire. Si tu l’as demandée et reçue, elle doit apparaître dans ta conclusion. Sinon, c’est comme si tu ne l’avais pas utilisée.
12. Indice / cause / exemple — polyploïdisation
- Indice : nombre de chromosomes par cellule supérieur à 2n (par exemple 32 ou 48 chez un Fenugrec dont la référence sauvage est 2n = 16)
- Cause : anomalie méiotique produisant des gamètes non réduits (à 2n chromosomes au lieu de n), ou dédoublement génomique après fécondation (mitose sans cytodiérèse, fréquemment induite par la colchicine en laboratoire)
- Exemple : blé tendre Triticum aestivum (hexaploïde 6n = 42, issu d’hybridations puis dédoublements successifs), fraisier cultivé (octoploïde 8n), banane sans pépins (triploïde 3n = 33, stérile mais multipliée végétativement) — la polyploïdisation est un moteur majeur de la diversification des plantes cultivées (chapitre 2A.4)
Ce qu’il faut retenir
- Type de sujet : classique (partie A = « Élaborer une stratégie… ») vs poursuite de stratégie (manip d’abord, stratégie ensuite) — ici classique
- Question du sujet : la technique a-t-elle produit des plants polyploïdes ?
- Clé chromosomique : Fenugrec sauvage = 2n = 16 ; plant polyploïde si nombre > 16 (par exemple 24, 32, 48…)
- Outil : observation cytologique de cellules méristématiques d’apex racinaire en métaphase (squash + coloration)
- Stratégie en 3 temps : LE QUOI (compter les chromosomes) / LE COMMENT (squash + coloration + microscope) / LES RÉSULTATS ANTICIPÉS (16 = échec, ≥ 24 = succès)
- Communiquer les résultats : photographie titrée et légendée d’une métaphase OU tableau d’effectifs sur tableur
- Interpréter : J’observe… / Or je sais… / J’en déduis…
- Lien au cours : 1A.2 (polyploïdisation = mécanisme de complexification des génomes) + 2A.4 (importance agronomique des plantes polyploïdes cultivées)
- Conclusion finale : toujours comparer à la référence (2n = 16) et répondre explicitement à la question (« la technique a réussi/échoué »)