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)
- Reconstruire l’enchaînement gène → protéine (enzyme) → caractère dans un cas historique (Mendel + biologie moléculaire moderne)
- Interpréter une coloration au Lugol et une comparaison de séquences nucléotidiques
- Articuler dominance/récessivité avec le niveau moléculaire
- Construire une poursuite de stratégie en trois temps pour déterminer un génotype par croisement-test
- Anticiper la nature de la ressource complémentaire apportée en partie B
- Communiquer tes résultats par photographie titrée et légendée ou tableau sur tableur, et interpréter avec « J’observe / Or je sais / J’en déduis »
- Mettre en perspective les travaux de Mendel (1866) avec la biologie moléculaire moderne (transposon dans le gène SBE1)
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_05, la partie A annonce : « La stratégie adoptée consiste à mettre en évidence… puis rechercher les différences entre les allèles ». La stratégie initiale est imposée. En partie B, on te demande de proposer une stratégie pour déterminer les génotypes à l’origine du phénotype « pois ridé ». C’est donc un sujet de poursuite de stratégie.
2. Le contexte et la question scientifique
Le sujet te plonge dans un classique de la génétique : le pois (Pisum sativum), la plante modèle historique de Gregor Mendel (1822-1884), dont les expériences publiées en 1866 fondent toute la génétique moderne. Mendel a notamment étudié le caractère « grain lisse » vs « grain ridé », établissant ses fameuses lois statistiques de transmission sans rien savoir de l’ADN. La biologie moléculaire moderne a depuis identifié le gène en cause : SBE1 (Starch Branching Enzyme 1), qui code une enzyme de ramification de l’amidon.
Le phénotype « ridé » s’explique par l’absence d’enzyme SBE1 fonctionnelle : sans elle, l’amidon ne peut pas être correctement ramifié en amylopectine. Le grain stocke donc surtout de l’amylose, qui retient mal l’eau. En séchant, le grain se ride. Découverte spectaculaire (Bhattacharyya et al., 1990) : l’allèle « ridé » résulte d’une insertion d’un transposon dans le gène SBE1, qui le rend non fonctionnel — Mendel avait sans le savoir étudié un transposon !
La question scientifique du sujet : « Quelle est l’origine moléculaire et génétique du phénotype « grain ridé » chez le pois ? » Ta démarche doit articuler les quatre échelles d’analyse : macroscopique (forme du grain), cellulaire (type d’amidon stocké), moléculaire (présence ou non de l’enzyme SBE1 fonctionnelle), génétique (séquence allélique).
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 — Photographies d’amidon coloré au Lugol. Elle te permet d’identifier visuellement le type d’amidon stocké dans un grain : amylose seule (grains d’amidon de petite taille, peu structurés) ou amylopectine (grains plus volumineux, ramifiés). C’est ta clé d’identification visuelle au microscope pour distinguer pois lisse et pois ridé à l’échelle cellulaire.
Ressource 2 — Schéma de la formation de l’amylopectine. Elle te montre que l’enzyme SBE1 (Starch Branching Enzyme 1) transforme l’amylose linéaire en amylopectine ramifiée en créant des liaisons α-1,6 (les branches). Sans cette enzyme fonctionnelle, l’amylopectine ne peut pas être synthétisée. Ressource centrale pour faire le pont entre le niveau cellulaire (type d’amidon observé) et le niveau moléculaire (activité enzymatique).
Ressource 3 — Rappel sur la structure des enzymes. Une enzyme est une protéine dont la fonction dépend de sa structure 3D, elle-même déterminée par la séquence en acides aminés. Toute modification de cette séquence (substitution, insertion, délétion) peut altérer la conformation et donc la fonction. Cette ressource est indispensable pour interpréter la comparaison de séquences nucléotidiques : une mutation peut totalement inactiver une enzyme.
4. Le raisonnement scientifique du sujet
On peut maintenant relier les ressources entre elles pour bâtir le raisonnement. Suis bien la logique des quatre échelles, qui se déduisent les unes des autres :
- À l’échelle macroscopique, le phénotype « ridé » s’observe sur la forme du grain sec.
- À l’échelle cellulaire, il s’explique par le type d’amidon stocké dans les cellules de réserve : amylose dominante, pas d’amylopectine.
- À l’échelle moléculaire, cette absence d’amylopectine vient de l’absence d’activité de l’enzyme SBE1.
- À l’échelle génétique, l’inactivité de l’enzyme est due à une mutation du gène SBE1 (insertion d’un transposon) qui modifie la séquence en acides aminés et altère la structure de la protéine.
- La détermination des génotypes en partie B passera par l’analyse de croisements-test (méthode de Mendel modernisée).
Conclusion logique : la coloration au Lugol établit la différence cellulaire/moléculaire, la comparaison de séquences établit la différence génétique, le croisement-test (partie B) confirme la nature récessive de l’allèle « ridé ». Trois niveaux d’analyse, trois confirmations convergentes.
5. Rappels théoriques : Mendel, dominance et allèles
La 1re loi de Mendel (loi d’uniformité des hybrides) prévoit qu’un croisement entre deux lignées pures pour un caractère contrasté produit des descendants F1 tous identiques, exprimant l’allèle dominant. La 2e loi (loi de ségrégation des allèles) prédit qu’un croisement F1 × F1 donne en F2 une proportion de 3/4 phénotypes dominants pour 1/4 phénotypes récessifs.
Un allèle récessif ne s’exprime qu’à l’état homozygote (les deux allèles identiques). L’allèle « pois ridé » est récessif par rapport à « pois lisse » : un pois portant un allèle « lisse » et un allèle « ridé » sera lisse phénotypiquement (l’enzyme SBE1 fonctionnelle suffit à produire de l’amylopectine). Seuls les pois homozygotes pour deux allèles « ridés » manqueront totalement de SBE1 fonctionnelle et présenteront le phénotype ridé. Notion centrale du chapitre 1A.1.
Attention historique : Mendel a établi ces lois sans connaître l’ADN (l’existence de l’ADN comme support de l’hérédité ne sera démontrée qu’en 1944 par Avery, MacLeod et McCarty). Ses observations purement statistiques sur les pois ont été redécouvertes en 1900, puis reliées progressivement à la biologie moléculaire. Le décryptage du gène SBE1 et du transposon date de 1990 — soit 124 ans après les publications de Mendel.
6. Construire ta stratégie en trois temps (poursuite de stratégie)
Comme il s’agit d’un sujet « poursuite de stratégie », ta proposition de stratégie intervient en partie B : on te demande comment déterminer les génotypes à l’origine du phénotype « ridé ». Tu utilises cependant la même grille en trois temps que pour un sujet classique.
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 ?
Le QUOI
Je cherche à déterminer le génotype des plants de pois étudiés : confirmer que les pois ridés sont obligatoirement homozygotes pour l’allèle récessif (génotype ll unique attendu), et identifier si les pois lisses sont homozygotes dominants (LL) ou hétérozygotes (Ll), deux génotypes différents donnant le même phénotype.
Le COMMENT
Je réalise un croisement-test (test-cross) classique : je croise le pois lisse dont je veux connaître le génotype avec un pois ridé homozygote récessif (de génotype ll connu). J’observe et compte les phénotypes obtenus dans la descendance F1 : forme lisse et forme ridée. La proportion des deux phénotypes me renseigne directement sur le génotype du parent inconnu, puisque le parent ridé ne peut fournir que des gamètes « l ».
Les RÉSULTATS ANTICIPÉS
Deux scénarios sont possibles selon le génotype du parent lisse testé :
- Scénario 1 — 100 % de descendants lisses : le parent lisse est homozygote dominant (LL). Ses gamètes ne contiennent que l’allèle L. La descendance F1 reçoit donc systématiquement L + l → génotype Ll → phénotype lisse (allèle L dominant).
- Scénario 2 — 50 % lisses et 50 % ridés : le parent lisse est hétérozygote (Ll). Il produit deux types de gamètes en proportions égales (L et l). La descendance F1 reçoit donc soit L + l (Ll lisse), soit l + l (ll ridé), en proportions équivalentes.
7. La mise en œuvre pratique (partie A)
La partie A te demande de réaliser deux types d’analyses sur les pois fournis : observation microscopique des grains d’amidon et comparaison de séquences nucléotidiques.
Observation microscopique des réserves : prépare une lame d’écrasement de tissu de réserve à partir d’un grain de pois lisse et d’un grain de pois ridé. Ajoute une goutte de Lugol qui colore l’amidon en violet foncé. Observe au microscope optique au fort grossissement (×400). Compare la forme et la taille des grains d’amidon : pois lisse = grains contenant amylopectine (forme typique), pois ridé = grains contenant principalement de l’amylose (forme différente, plus petite, parfois en spirale).
Comparaison des séquences nucléotidiques : ouvre les fichiers de séquences du gène SBE1 (allèle « enzyme fonctionnelle » et allèle « enzyme non fonctionnelle ») dans le logiciel de comparaison moléculaire (Anagène, Genigen). Aligne les deux séquences pour identifier les différences nucléotidiques. Traduis ensuite les deux séquences en protéines et compare-les. Note la position des différences en acides aminés et l’effet probable sur la fonction enzymatique (substitution conservative ou non, insertion, codon STOP prématuré…).
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 tableau de résultats d’un croisement-test réalisé par les chercheurs sur un grand nombre de descendants, avec les proportions phénotypiques obtenues — à comparer aux proportions théoriques attendues (100 % ou 50/50).
- Un arbre généalogique d’une famille de pois illustrant la transmission de l’allèle récessif sur plusieurs générations.
- Une cartographie du locus SBE1 sur le chromosome 5 du pois, avec sa position et celle des marqueurs voisins.
- Un historique des travaux de Mendel et de leur redécouverte à la lumière de la biologie moléculaire : insertion d’un transposon dans le gène SBE1 chez l’allèle « ridé » (Bhattacharyya et al., Cell, 1990), illustration de la cohérence entre génétique formelle et génétique moléculaire.
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 tes données.
Option 1 — Photographie titrée et légendée des préparations microscopiques. Capture une image au microscope (smartphone à travers l’oculaire ou caméra dédiée) des grains d’amidon des deux types de pois. Présente côte à côte les deux photos avec un titre informatif (« Grains d’amidon colorés au Lugol — pois lisse vs pois ridé, ×400 »), précise le grossissement et une échelle, légende les structures clés (granules d’amidon, paroi cellulaire, type d’amidon dominant).
Option 2 — Production sur tableur. Construis un tableau comparatif à deux colonnes (pois lisse / pois ridé) et plusieurs lignes : (1) forme macroscopique du grain, (2) type d’amidon dominant observé, (3) présence/absence d’enzyme SBE1 fonctionnelle, (4) séquence nucléotidique en cause, (5) effet sur la protéine. Tu peux y associer un schéma chiastique du croisement-test proposé en partie B (parents → gamètes → descendance) avec les proportions attendues dans chaque scénario.
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 (croisement-test donnant 50/50) :
- J’observe… que le croisement entre un pois lisse de génotype inconnu et un pois ridé homozygote récessif (ll) donne en F1 une descendance composée d’environ 50 % de pois lisses et 50 % de pois ridés.
- Or je sais que… selon la 2e loi de Mendel, un parent hétérozygote (Ll) produit deux types de gamètes en proportions égales (L et l), tandis qu’un parent homozygote (LL ou ll) n’en produit qu’un seul type. Un croisement-test avec un parent homozygote récessif révèle donc directement les proportions de gamètes du parent inconnu.
- J’en déduis que… le pois lisse parental testé est hétérozygote (Ll). Il portait un allèle « lisse » dominant qui masquait la présence d’un allèle « ridé » récessif. Cette conclusion est cohérente avec l’origine moléculaire du phénotype ridé (gène SBE1 non fonctionnel à l’état homozygote).
10. La conclusion : revenir à la question initiale
Ta conclusion doit articuler les quatre échelles du phénotype : (1) macroscopique (forme du grain — lisse ou ridé), (2) cellulaire (type d’amidon stocké — amylopectine ou amylose), (3) moléculaire (enzyme SBE1 fonctionnelle ou non), (4) génétique (allèle SBE1 normal ou allèle muté avec transposon). Le génotype « ridé » est récessif et nécessite un homozygote (ll) pour s’exprimer, conformément à la 2e loi de Mendel. Mentionner la ressource complémentaire si elle confirme l’analyse.
Exemple de formulation type :
« Les observations microscopiques montrent que les pois ridés stockent principalement de l’amylose, tandis que les pois lisses présentent de l’amylopectine — cette différence cellulaire s’explique par l’absence d’enzyme SBE1 fonctionnelle chez les ridés (échelle moléculaire). La comparaison des séquences nucléotidiques met en évidence une mutation du gène SBE1 (insertion d’un transposon) inactivant l’enzyme. Le croisement-test proposé en poursuite de stratégie permettrait de confirmer le caractère récessif de cet allèle. La ressource complémentaire fournie confirme cette interprétation. Le phénotype « ridé » résulte donc d’une mutation récessive du gène SBE1 dont les conséquences se déclinent sur quatre échelles imbriquées — une illustration moderne et complète des lois historiques de Mendel. »
11. Les pièges fréquents à éviter
Piège n°1 — Ne pas identifier le type de sujet. Ici la stratégie initiale est imposée (Lugol + comparaison de séquences). Tu n’as pas à la justifier longuement avant de manipuler. La proposition de stratégie n’arrive qu’en partie B (génotypes par croisement-test).
Piège n°2 — Inverser dominance et récessivité. L’allèle « lisse » (SBE1 fonctionnel) est dominant. L’allèle « ridé » (SBE1 muté) est récessif. Le phénotype récessif ne s’exprime qu’à l’état homozygote (ll). Une seule copie de l’allèle dominant suffit pour exprimer le phénotype lisse.
Piège n°3 — Décrire sans articuler les échelles. Décrire l’observation microscopique sans la relier à l’enzyme, au gène, à la mutation laisse l’argumentation incomplète. Ta force est dans la chaîne complète macroscopique → cellulaire → moléculaire → génétique.
Piège n°4 — Confondre allèles et gènes. SBE1 est un gène (segment d’ADN précis sur le chromosome 5). Il en existe (au moins) deux allèles : l’allèle « sauvage » code l’enzyme fonctionnelle, l’allèle « muté » code une protéine inactive. Un individu porte deux allèles (un par chromosome homologue), identiques ou non.
Piège n°5 — Oublier l’historique. Mentionner que Mendel a établi ses lois sur ce même caractère lisse/ridé sans rien savoir de l’ADN, et que la découverte moléculaire (transposon dans SBE1) date de 1990, enrichit considérablement la conclusion. C’est une belle illustration de la convergence entre génétique formelle et génétique moléculaire.
12. Indice / cause / exemple — gène → enzyme → phénotype
- Indice : grains d’amidon de morphologie différente entre deux variétés d’une même espèce (taille, ramification, forme)
- Cause : différence d’activité d’une enzyme de biosynthèse (ici SBE1), elle-même due à des allèles différents du gène codant cette enzyme
- Exemple : pois lisse vs ridé chez Pisum sativum, à l’origine des lois historiques de Mendel (1866) ; le décryptage moléculaire (insertion d’un transposon dans le gène SBE1 chez l’allèle ridé) a été publié en 1990 — magnifique convergence entre génétique formelle et biologie moléculaire (relations gène/protéine/caractère explorées au chapitre 1A.1)
Ce qu’il faut retenir
- Type de sujet : poursuite de stratégie (manipulation A imposée, stratégie de croisement à proposer en B)
- Question du sujet : origine moléculaire et génétique du phénotype « pois ridé »
- Clé moléculaire : enzyme SBE1, qui ramifie l’amylose en amylopectine
- Outils : coloration au Lugol (microscopie) + comparaison de séquences (Anagène)
- Stratégie de poursuite en 3 temps : LE QUOI (génotype Ll ou LL ?) / LE COMMENT (croisement-test avec ll) / LES RÉSULTATS ANTICIPÉS (100 % lisses → LL ; 50/50 → Ll)
- Communiquer les résultats : photographies titrées et légendées des préparations microscopiques OU tableau comparatif sur tableur
- Interpréter : J’observe… / Or je sais… / J’en déduis…
- Lien au cours : 1A.1 (lois de Mendel, dominance/récessivité, allèles, relation gène/protéine)
- Conclusion finale : articulation des 4 échelles (macroscopique, cellulaire, moléculaire, génétique) — Mendel modernisé
Fichiers de l’exercice
🤖 Synthèse rédigée avec assistance IA à partir des cours universitaires et de sources académiques de référence.
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