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)
- Mobiliser les notions de turgescence et de plasmolyse face à un stress osmotique salin
- Interpréter une comparaison de séquences alléliques et la relier au phénotype
- Construire une poursuite de stratégie expérimentale pour vérifier in vivo un caractère prédit par génétique
- Articuler génétique moléculaire et sélection variétale dans un contexte d’adaptation au changement climatique
- Anticiper la nature de la ressource complémentaire apportée en partie B
- Communiquer tes résultats par photographies titrées et légendées ou tableau sur tableur, et interpréter avec « J’observe / Or je sais / J’en déduis »
- Mettre en perspective une découverte génétique avec un enjeu agronomique global (salinisation des sols)
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_06, la partie A annonce : « La stratégie adoptée consiste à mettre en évidence l’effet du sel… puis vérifier par analyse génétique ». La stratégie initiale est imposée. En partie B, on te demande de proposer une stratégie pour vérifier que la variété asiatique est effectivement mieux adaptée. C’est donc un sujet de poursuite de stratégie.
2. Le contexte et la question scientifique
Le sujet te plonge dans un enjeu agronomique majeur : la riziculture camarguaise. La Camargue produit environ 70 000 tonnes de riz par an, soit ~95 % de la production nationale française. Mais cette culture est aujourd’hui menacée par la salinisation progressive des sols, liée à la remontée du niveau de la mer (effet direct du changement climatique) et à la pression d’irrigation. Le riz est très sensible à la salinité, et les rendements chutent rapidement lorsque la concentration en sel des sols augmente.
Pour anticiper, des chercheurs ont identifié dans le monde des variétés asiatiques potentiellement plus tolérantes au sel. Cette tolérance serait liée à un allèle particulier du gène OsHKT1-5 qui code une protéine membranaire de transport ionique. L’idée est de vérifier (a) que cette variété asiatique porte bien l’allèle de tolérance, et (b) qu’elle se comporte effectivement mieux en culture en conditions salines, pour envisager son intégration en sélection variétale.
La question scientifique du sujet : « En quoi la variété asiatique sélectionnée pourrait-elle être mieux adaptée à la salinité que la variété camarguaise classique ? » Ta démarche se déploie en deux temps : visualiser l’effet du sel sur le riz sensible (partie A), puis vérifier que la variété asiatique présente bien l’allèle de tolérance attendu et que cela se traduit en culture (partie B).
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 — Schéma de la turgescence et de la plasmolyse cellulaire. Elle te rappelle les deux états possibles d’une cellule végétale selon la concentration ionique du milieu extérieur : milieu hypotonique (moins concentré que la cellule) → l’eau entre → turgescence (vacuole gonflée, membrane plaquée contre la paroi) ; milieu hypertonique (plus concentré que la cellule, cas du milieu salin) → l’eau sort → plasmolyse (vacuole rétractée, membrane décollée de la paroi). C’est ta clé d’interprétation directe de l’observation microscopique en milieu salin.
Ressource 2 — Rôle de la vacuole végétale. Elle précise que la vacuole stocke des ions et participe activement au maintien de l’équilibre hydrique de la cellule. Elle est l’organite central impliqué dans la résistance aux stress osmotiques. Comprendre son fonctionnement éclaire pourquoi un transporteur ionique défaillant compromet la tolérance globale de la plante au sel.
Ressource 3 — Rôle de la protéine codée par OsHKT1-5. Elle te dit que cette protéine, codée par plusieurs allèles, intervient dans la protection contre les effets toxiques du sel en régulant le transport des ions Na+ entre les compartiments cellulaires (typiquement, séquestration dans la vacuole ou exclusion des feuilles). La comparaison entre les allèles S (sensible) et T (tolérant) avec celui de la variété asiatique tranchera : si la séquence asiatique ressemble à T, la variété est génétiquement prédisposée à la tolérance.
4. Le raisonnement scientifique du sujet
On peut maintenant relier les ressources entre elles pour bâtir le raisonnement. Suis bien la logique :
- Le sel dans le milieu extérieur (sol salin = milieu hypertonique) provoque un mouvement d’eau de la cellule racinaire vers l’extérieur → plasmolyse → souffrance physiologique → impact sur la croissance et le rendement.
- Une variété tolérante doit posséder un mécanisme moléculaire pour contrer cet effet : par exemple un transporteur ionique plus efficace (la protéine codée par OsHKT1-5) qui séquestre le Na+ dans la vacuole ou l’évacue hors de la cellule.
- Si la variété asiatique présente un allèle proche de l’allèle T (tolérant) → on peut prédire qu’elle aura une meilleure résistance au sel.
- Mais une prédiction génétique ne suffit pas : il faut vérifier expérimentalement en culture, car d’autres gènes peuvent intervenir et l’expression peut être conditionnée par l’environnement. D’où la poursuite de stratégie demandée en partie B.
Conclusion logique : la partie A combine une observation cellulaire (visualiser l’effet du sel) et une analyse moléculaire (chercher la signature génétique de la tolérance). La partie B vérifie que cette signature génétique se traduit en performance agronomique réelle.
5. Rappels théoriques : osmose et homéostasie cellulaire
L’osmose est le mouvement d’eau à travers une membrane semi-perméable, du milieu le moins concentré en soluté vers le plus concentré. Le moteur est la différence de potentiel hydrique. Une cellule placée en milieu hypertonique (riche en sel par exemple) perd de l’eau → plasmolyse, avec rétraction du cytoplasme et décollement de la membrane plasmique de la paroi pectocellulosique.
La paroi pectocellulosique des cellules végétales empêche l’éclatement en milieu hypotonique : la cellule peut entrer en turgescence sans se lyser, contrairement à une cellule animale. Les vacuoles servent de réservoirs hydriques et ioniques ; elles peuvent séquestrer le Na+ excédentaire, le maintenant à distance des organites sensibles (chloroplastes, mitochondries, noyau). C’est précisément ce rôle que joue la protéine OsHKT1-5.
Attention : la tolérance au sel est un caractère polygénique (plusieurs gènes contribuent au phénotype). OsHKT1-5 est un acteur majeur, mais pas le seul. Une variété peut porter le « bon » allèle d’OsHKT1-5 et avoir malgré tout une tolérance limitée si d’autres gènes ne suivent pas. C’est pourquoi la vérification expérimentale en culture (partie B) est indispensable.
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 vérifier in vivo la tolérance prédite par génétique. 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 tester expérimentalement la croissance et le rendement de la variété asiatique en conditions de salinité augmentée, et à comparer à la variété camarguaise classique. Cette comparaison directe en culture permettra de vérifier que la prédiction génétique (allèle T = tolérance) se traduit bien dans un phénotype agronomique observable.
Le COMMENT
Je cultive en parallèle, dans des conditions identiques (lumière, température, durée, type de sol, fréquence d’arrosage), un lot de plants de chaque variété sous trois régimes de salinité : eau pure (témoin), salinité modérée (proche du niveau actuel en Camargue, ~5 g/L NaCl), salinité élevée (projection futur, ~10-15 g/L NaCl). Je mesure plusieurs paramètres tout au long du cycle : taux de germination, hauteur des plants à 4-6-8 semaines, biomasse aérienne à la maturité, rendement en grains après cycle complet, et observation cellulaire des racines (plasmolyse ou non). Pour fiabiliser, je travaille avec un nombre suffisant de plants (≥ 30 par variété et par condition).
Les RÉSULTATS ANTICIPÉS
Deux scénarios sont possibles, et chacun m’oriente vers une conclusion différente :
- Scénario 1 — La variété asiatique tolère mieux le sel : à salinité élevée, son rendement reste correct (par exemple > 70 % du témoin), tandis que la variété camarguaise s’effondre (rendement < 30 %). À l’observation, ses cellules racinaires restent moins plasmolysées. L’allèle T est validé comme prédicteur de tolérance.
- Scénario 2 — Les deux variétés réagissent de façon similaire : l’allèle T n’est pas suffisant en pratique. D’autres facteurs interviennent (autres gènes, contexte environnemental). Il faudra chercher d’autres pistes (croisement entre les deux variétés pour cumuler les déterminants génétiques de tolérance).
7. La mise en œuvre pratique (partie A)
La partie A te demande deux types d’analyses sur les variétés de riz : observation cellulaire de l’effet du sel et comparaison des séquences alléliques d’OsHKT1-5.
Observation microscopique avec et sans sel : prépare deux montages de cellules racinaires de riz de la variété classique (ou un tissu végétal modèle comme l’épiderme d’oignon coloré au rouge neutre), l’un dans l’eau (témoin), l’autre dans une solution de NaCl 33 g/L. Observe au microscope optique. Sans sel : cellules en turgescence, vacuole pleine, membrane plaquée contre la paroi, couleur rouge homogène. Avec sel : cellules en plasmolyse, vacuole rétractée, membrane décollée de la paroi (espace clair visible), rouge neutre accumulé. L’effet est directement visible.
Comparaison des séquences alléliques : avec le logiciel de comparaison moléculaire (Anagène, Genigen), aligne la séquence de la variété asiatique sélectionnée (allèle A) aux deux séquences de référence : allèle S (sensible) et allèle T (tolérant). Identifie les différences nucléotidiques et leurs effets traduits en acides aminés. Si A est presque identique à T → la variété est probablement tolérante. Si A est presque identique à S → elle est sensible.
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 :
- Des graphiques de rendement publiés dans une étude scientifique sur la variété asiatique en conditions salines, à différentes concentrations de NaCl.
- Une carte de prédiction de la salinisation des sols camarguais d’ici 2050-2100, illustrant l’urgence de la sélection variétale.
- Des données de croissance en serre comparant les deux variétés à différentes concentrations de NaCl, avec moyennes et écarts-types sur plusieurs plants.
- Un rappel sur la sélection variétale moderne (chapitre 2A.4) — comment intégrer un allèle d’une variété étrangère dans une variété élite par croisement classique ou par sélection assistée par marqueurs moléculaires.
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.
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 — Photographies titrées et légendées des observations microscopiques. Capture deux images au microscope (smartphone à travers l’oculaire) : cellules sans sel (témoin) et cellules avec sel. Présente-les côte à côte avec un titre informatif (« Cellules racinaires de riz observées au microscope optique — effet du sel à 33 g/L NaCl, ×400 »), précise le grossissement et une échelle, légende les structures clés (paroi, membrane plasmique, vacuole, espace de plasmolyse).
Option 2 — Production sur tableur. Construis un tableau comparatif à plusieurs lignes : (1) condition (sans/avec sel), (2) état cellulaire observé (turgescence/plasmolyse), (3) interprétation moléculaire (sortie d’eau, rétraction vacuolaire). Pour la comparaison de séquences, un second tableau récapitulant les substitutions différenciant les allèles S, T et A, avec leur effet sur la protéine. Tu peux y associer un graphique en barres du rendement attendu en conditions salines pour les deux variétés (pour la stratégie de partie B).
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 (partie A — observation au sel + comparaison de séquences) :
- J’observe… que les cellules racinaires placées en milieu salin présentent une rétraction nette de leur vacuole et un décollement de la membrane plasmique de la paroi, alors que les cellules témoins (sans sel) sont en turgescence. Par ailleurs, la comparaison des séquences montre que la variété asiatique (allèle A) présente une séquence quasi identique à l’allèle T (tolérant), avec une substitution clé absente chez l’allèle S (sensible).
- Or je sais que… en milieu hypertonique, l’eau sort de la cellule par osmose, ce qui provoque la plasmolyse (ressource 1). La protéine OsHKT1-5 régule le transport ionique cellulaire et la séquestration vacuolaire du Na+, son efficacité dépendant de sa séquence (ressource 3).
- J’en déduis que… le sel a bien un effet délétère démontrable sur les cellules racinaires (plasmolyse), et que la variété asiatique possède la signature génétique attendue pour une tolérance au sel (allèle T). Cette prédiction reste à confirmer expérimentalement en culture (poursuite de stratégie en partie B).
10. La conclusion : revenir à la question initiale
Ta conclusion doit faire 4 choses : (1) confirmer l’effet délétère du sel sur le riz classique observable au microscope (plasmolyse) ; (2) indiquer le résultat de la comparaison de séquences (allèle A proche de T → tolérance attendue) ; (3) souligner que cette tolérance prédite doit être vérifiée expérimentalement (d’où la poursuite proposée en partie B) ; (4) mettre en perspective avec l’enjeu agronomique face au changement climatique. Lien naturel avec le chapitre 2A.4 sur la création variétale.
Exemple de formulation type :
« Les observations microscopiques montrent que le sel provoque une plasmolyse marquée des cellules racinaires de la variété camarguaise sensible. La comparaison des séquences révèle que la variété asiatique sélectionnée porte un allèle d’OsHKT1-5 quasi identique à l’allèle T tolérant, et différent de l’allèle S sensible. La variété asiatique présente donc bien la signature génétique attendue pour une meilleure tolérance au sel. Cette prédiction génétique doit cependant être confirmée par des essais en culture comparée sur plusieurs régimes de salinité (cf. stratégie de partie B). La ressource complémentaire fournie (graphiques de rendement / carte de salinisation) confirme la pertinence agronomique de cette piste. La variété asiatique constitue donc un candidat sérieux pour la sélection d’un riz camarguais adapté à la salinisation future des sols, dans le contexte plus large de l’adaptation des cultures au changement climatique (chapitre 2A.4). »
11. Les pièges fréquents à éviter
Piège n°1 — Ne pas identifier le type de sujet. Ici la stratégie initiale est imposée (observation au sel + comparaison de séquences). Tu n’as pas à la justifier longuement avant de manipuler. La proposition de stratégie n’arrive qu’en partie B (vérification expérimentale).
Piège n°2 — Confondre turgescence et plasmolyse. Mémo : turgescence = vacuole pleine (milieu hypotonique, l’eau entre) ; plasmolyse = vacuole rétractée à cause du sel (milieu hypertonique, l’eau sort). Attention aussi à ne pas inverser les termes hypotonique/hypertonique.
Piège n°3 — Conclure trop vite à partir de la séquence. Un allèle « tolérant » prédit ne garantit pas une tolérance effective : d’autres gènes peuvent intervenir (tolérance polygénique), l’expression peut être conditionnée par l’environnement. D’où la nécessité absolue de vérifier expérimentalement.
Piège n°4 — Oublier le rôle de la vacuole. C’est l’organite clé de la tolérance végétale aux stress osmotiques (séquestration ionique). Ne pas l’oublier dans l’interprétation moléculaire.
Piège n°5 — Manquer la portée agronomique du sujet. Ce sujet n’est pas qu’un exercice de génétique : il pose la question de l’adaptation des cultures au changement climatique. À mentionner en conclusion pour montrer la pertinence sociétale du travail scientifique.
12. Indice / cause / exemple — allèles et adaptation
- Indice : différence de tolérance à un stress environnemental entre deux variétés d’une même espèce
- Cause : différence allélique d’un (ou plusieurs) gène(s) impliqué(s) dans la résistance à ce stress (ici, OsHKT1-5 et transport ionique du Na+)
- Exemple : variétés de riz tolérantes à la salinité (OsHKT1-5), variétés de blé résistantes à la rouille (gènes Lr), variétés de tomate tolérantes à la chaleur (gènes HSP). La diversité allélique des variétés sauvages et anciennes est une ressource précieuse pour la sélection variétale moderne (chapitre 2A.4), d’où l’importance des banques de semences (banque Vavilov en Russie, Svalbard Global Seed Vault…).
Ce qu’il faut retenir
- Type de sujet : poursuite de stratégie (manipulation A imposée, vérification expérimentale à proposer en B)
- Question du sujet : la variété asiatique est-elle mieux adaptée à la salinité que la variété camarguaise ?
- Clé moléculaire : gène OsHKT1-5 (protéine de transport ionique), allèles S (sensible) vs T (tolérant)
- Outils : microscopie (plasmolyse/turgescence avec rouge neutre) + comparaison de séquences (Anagène)
- Stratégie de poursuite en 3 temps : LE QUOI (vérifier tolérance) / LE COMMENT (essais comparés sur 3 niveaux de salinité) / LES RÉSULTATS ANTICIPÉS (rendement comparé)
- Communiquer les résultats : photographies titrées et légendées des observations microscopiques OU tableau comparatif sur tableur
- Interpréter : J’observe… / Or je sais… / J’en déduis…
- Lien au cours : 1A.1 (allèles, génotype/phénotype) + 2A.4 (sélection variétale et adaptation au climat) + osmose/turgescence
- Conclusion finale : prédiction génétique à confirmer expérimentalement ; enjeu agronomique majeur face au changement climatique
Fichiers de l’exercice
🤖 Synthèse rédigée avec assistance IA à partir des cours universitaires et de sources académiques de référence.
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