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)
- Définir et reconnaître un transfert horizontal de gènes (vs transfert vertical classique)
- Mettre en évidence une activité enzymatique (pectinase) par un test chimique simple (gel à l’éthanol)
- Lire un protocole comportant des témoins multiples et les interpréter rigoureusement
- Construire une poursuite de stratégie en trois temps pour valider une origine évolutive par phylogénie moléculaire
- Articuler transfert horizontal et complexification des génomes (chapitre 1A.2)
- Anticiper la nature de la ressource complémentaire apportée en partie B
- Communiquer tes résultats par photographie titrée et légendée des tubes ou tableau sur tableur, et interpréter avec « J’observe / Or je sais / J’en déduis »
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_08, la partie A annonce : « La stratégie adoptée consiste à vérifier que les sucs digestifs du capricorne… ». La stratégie initiale est imposée. En partie B, on te demande de proposer une poursuite de stratégie pour valider l’hypothèse d’un transfert horizontal. C’est donc un sujet de poursuite de stratégie.
2. Le contexte et la question scientifique
Le sujet te propose un cas extraordinaire de la biologie évolutive. La pectine est un polysaccharide majeur de la paroi des cellules végétales, particulièrement abondant dans le bois. C’est une molécule difficile à digérer : très peu d’animaux savent dégrader la pectine par leurs propres enzymes (ils dépendent généralement de bactéries symbiotiques de leur tube digestif).
Pourtant, le capricorne asiatique (Anoplophora glabripennis), insecte xylophage redouté en Asie comme en Europe (espèce invasive ravageuse pour les arbres), digère bien la pectine. Mieux : il le fait grâce à une pectinase fonctionnelle codée par son propre génome, par le gène gh28. Or ce gène n’est pas trouvé chez les autres insectes apparentés au capricorne, mais il ressemble étrangement à un gène présent chez des champignons du genre Heterobasidion. D’où l’hypothèse spectaculaire : ce gène aurait été acquis par transfert horizontal depuis un champignon au cours de l’évolution.
La question scientifique du sujet : « Le capricorne asiatique a-t-il acquis sa capacité à digérer la pectine par transfert horizontal de gène depuis un champignon ? » Ta démarche est en deux temps : vérifier d’abord que la capacité enzymatique existe bien (partie A, expérimentation), puis confirmer son origine évolutive par phylogénie moléculaire (partie B, stratégie à proposer).
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 — Structure et propriétés physico-chimiques de la pectine. Elle te dit que la pectine intacte forme un gel en présence d’éthanol, mais que ses produits de dégradation (acides galacturoniques courts) ne le font pas. C’est ta clé d’interprétation visuelle du test : présence de gel = pectine intacte (pas de dégradation) ; absence de gel = pectine dégradée par une enzyme (activité pectinase démontrée).
Ressource 2 — Action du gène gh28. Schéma simple qui te montre l’enchaînement moléculaire : gène gh28 → ARNm → pectinase → dégradation de la pectine. Te confirme la logique attendue : si le suc digestif contient une pectinase, c’est probablement parce que gh28 est exprimé chez le capricorne.
Ressource 3 — Définition du transfert horizontal de gènes. Précise que c’est l’intégration de matériel génétique entre organismes sans lien de filiation parent-descendant. Ce mécanisme peut s’effectuer entre espèces très éloignées phylogénétiquement (bactérie → eucaryote, champignon → insecte). Très répandu chez les bactéries, plus rare mais bien documenté chez les eucaryotes. Référence directe au cours 1A.2 sur les mécanismes de complexification des génomes.
4. Le raisonnement scientifique du sujet
On peut maintenant relier les ressources entre elles pour bâtir le raisonnement. Suis bien la logique en deux étapes :
- Étape 1 (partie A) : vérifier expérimentalement que le suc digestif du capricorne dégrade bien la pectine. On compare un tube test (suc digestif + pectine) à des témoins. La présence ou l’absence de gel après ajout d’éthanol tranche.
- Étape 2 (partie B) : si l’activité pectinase est confirmée, comparer la séquence du gène gh28 du capricorne à celle d’Heterobasidion et à celle d’autres insectes proches phylogénétiquement.
- Si la séquence du capricorne ressemble beaucoup plus à celle du champignon qu’à celle des insectes apparentés → hypothèse du transfert horizontal validée (l’arbre phylogénétique du gène gh28 placera le capricorne dans la branche fongique, à contre-courant de la phylogénie classique).
- Si la séquence ressemble à celle des autres insectes → le gène est hérité verticalement (transmis depuis un ancêtre commun aux insectes), et l’hypothèse du transfert horizontal est réfutée.
Conclusion logique : la démarche scientifique enchaîne ici la démonstration d’une capacité (étape A) puis la démonstration d’une origine (étape B). Ce sont deux questions distinctes qui demandent des outils différents.
5. Rappels théoriques : transfert horizontal de gènes
Le transfert vertical de gènes est la transmission classique d’une génération à la suivante (parent → descendant) par la reproduction. C’est le mécanisme par défaut chez tous les êtres vivants à reproduction sexuée ou asexuée.
Le transfert horizontal est le passage de matériel génétique entre organismes sans lien de filiation, parfois entre espèces très éloignées phylogénétiquement. Mécanismes possibles : conjugaison bactérienne (plasmides), transduction (via des virus), transformation (capture d’ADN libre), ingestion suivie d’intégration au génome de l’hôte. Très fréquent chez les bactéries (où il explique notamment la propagation des résistances aux antibiotiques), plus rare mais bien documenté chez les eucaryotes (transferts champignon → insecte, virus → mammifère…).
C’est un mécanisme majeur de complexification des génomes (chapitre 1A.2), aux côtés des mutations ponctuelles, des duplications géniques, des polyploïdisations et des recombinaisons.
Attention : démontrer un transfert horizontal n’est pas trivial. Il faut écarter l’hypothèse d’une perte du gène chez les autres lignées (le gène aurait été présent chez l’ancêtre commun de tous les insectes, puis perdu chez certaines lignées). La phylogénie moléculaire du gène gh28 est l’argument décisif : si le capricorne se place avec les champignons et non avec ses cousins insectes, le scénario horizontal devient le plus parcimonieux.
6. Construire ta stratégie en trois temps (poursuite de stratégie)
Comme il s’agit d’un sujet « poursuite de stratégie », ta proposition intervient en partie B : on te demande comment valider l’origine évolutive du gène gh28 chez le capricorne.
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 comparer la séquence du gène gh28 du capricorne asiatique à celle du même gène chez Heterobasidion irregulare (champignon candidat à l’origine du transfert) et à celle de plusieurs insectes proches phylogénétiquement du capricorne (qui possèdent éventuellement un gène homologue ou qui n’en possèdent pas du tout).
Le COMMENT
J’extrais l’ADN du capricorne, j’amplifie le gène gh28 par PCR et je le séquence. Je récupère dans les bases de données publiques (NCBI, GenBank) les séquences homologues de gh28 chez Heterobasidion et chez plusieurs insectes (autres coléoptères, drosophile…). J’aligne les séquences avec un logiciel de comparaison moléculaire (Anagène, ClustalW), je calcule les pourcentages de similarité par paire. Je construis un arbre phylogénétique du gène gh28 qui devrait révéler les liens de parenté moléculaire entre les séquences.
Les RÉSULTATS ANTICIPÉS
Deux scénarios sont possibles :
- Scénario 1 — Hypothèse du transfert horizontal validée : le gène gh28 du capricorne présente une forte similarité (par exemple > 80 %) avec celui du champignon, et une faible similarité (< 30 %) avec les insectes apparentés (qui en sont d’ailleurs souvent dépourvus). L’arbre phylogénétique place le capricorne dans la branche des champignons, à contre-courant de la phylogénie classique des espèces (où le capricorne se rattache aux insectes).
- Scénario 2 — Hypothèse réfutée : la séquence ressemble à celle des autres insectes, conforme à la phylogénie classique. Le gène est alors hérité verticalement depuis l’ancêtre commun des insectes, sans transfert horizontal.
7. La mise en œuvre pratique (partie A — test enzymatique)
La partie A te demande de réaliser et d’interpréter un test simple sur 4 tubes pour démontrer l’activité pectinase du suc digestif.
Les 4 tubes à comparer après ajout d’éthanol :
- Tube 1 (pectine + suc digestif de capricorne) : si pas de gel après éthanol → la pectine a été dégradée par le suc → activité pectinase démontrée. Si gel → pas d’activité.
- Tube 2 (pectine + eau) : témoin négatif. Doit former un gel (la pectine est intacte, rien ne l’a dégradée). Sert à vérifier que la réaction au gel fonctionne bien.
- Tube 3 (suc digestif + eau) : témoin pour le suc digestif seul. Pas de gel attendu (pas de pectine à dégrader, donc rien à gélifier de toute façon). Sert à vérifier que le gel ne vient pas du suc lui-même.
- Tube 4 (pectine + pectinase commerciale pure) : témoin positif. Pas de gel attendu (la pectine est bien dégradée par l’enzyme connue). Confirme que la réaction marche dans le bon sens.
Si le tube 1 ressemble au tube 4 (pas de gel) et que les tubes 2 et 3 sont conformes (tube 2 gélifié, tube 3 sans gel), alors la conclusion est sans ambiguïté : le suc digestif du capricorne contient une activité pectinase. C’est la rigueur des 4 témoins qui valide la conclusion.
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.
Sur ce sujet précis, la ressource complémentaire pourrait être :
- Un tableau de pourcentages de similarité du gène gh28 entre capricorne, champignon Heterobasidion et 4-5 insectes apparentés (% d’identité nucléotidique et protéique).
- Un arbre phylogénétique construit sur la base du gène gh28, montrant un regroupement étonnant capricorne / champignon — clé visuelle de la démonstration.
- Une liste d’autres exemples documentés de transferts horizontaux chez les eucaryotes (pucerons ayant acquis des caroténoïdes via des gènes fongiques, virus endogènes dans les génomes mammaliens…) pour contextualiser.
- Un schéma des mécanismes possibles de transfert horizontal entre insecte xylophage et champignon (médiation virale, ingestion de spores fongiques, intégration au génome germinal…).
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 — Photographie titrée et légendée des 4 tubes. Capture les 4 tubes alignés après ajout d’éthanol. Présente la photo avec un titre informatif (« Test d’activité pectinase du suc digestif de capricorne — comparaison à 3 témoins après précipitation à l’éthanol »), légende chaque tube (contenu, résultat attendu, résultat observé), et précise les conditions expérimentales (durée d’incubation, température, volume d’éthanol ajouté).
Option 2 — Production sur tableur. Construis un tableau récapitulatif à 4 lignes (les 4 tubes) et 5 colonnes : (1) tube, (2) contenu, (3) résultat attendu (gel oui/non), (4) résultat observé, (5) interprétation. Pour la partie B, ajoute un second tableau de similarités du gène gh28 entre les espèces comparées (% d’identité), avec mise en évidence colorée du regroupement capricorne/champignon.
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 (résultats de la partie A) :
- J’observe… que le tube 1 (pectine + suc digestif) ne forme pas de gel après ajout d’éthanol, comme le tube 4 (témoin positif avec pectinase commerciale). Le tube 2 (pectine + eau, témoin négatif) forme bien un gel, et le tube 3 (suc digestif seul) reste liquide.
- Or je sais que… la pectine intacte précipite en gel en présence d’éthanol, alors que ses produits de dégradation (acides galacturoniques courts) ne le font pas (ressource 1). Le tube 4 témoigne que l’absence de gel est bien due à une activité enzymatique pectinolytique.
- J’en déduis que… le suc digestif du capricorne contient bien une activité pectinase fonctionnelle. La capacité du capricorne à digérer la pectine du bois est donc confirmée à l’échelle biochimique. Pour démontrer son origine évolutive par transfert horizontal depuis un champignon, il faudra réaliser la comparaison de séquences proposée en partie B.
10. La conclusion : revenir à la question initiale
Ta conclusion doit faire 3 choses : (1) confirmer que le capricorne possède bien une activité pectinase (étape A) ; (2) discuter, sous réserve des résultats de la partie B, si cette capacité a probablement été acquise par transfert horizontal depuis un champignon ; (3) replacer ce cas dans le contexte plus large des mécanismes de complexification des génomes au cours de l’évolution (cours 1A.2). Mentionner également l’avantage sélectif conféré au capricorne (accès à une ressource alimentaire inaccessible aux autres insectes).
Exemple de formulation type :
« Le test enzymatique sur 4 tubes démontre que le suc digestif du capricorne dégrade bien la pectine — l’activité pectinase est confirmée. La stratégie de comparaison génétique proposée en partie B permettrait de tester l’origine de cette capacité : si la séquence du gène gh28 du capricorne se révèle beaucoup plus proche de celle d’Heterobasidion que de celle des insectes apparentés, l’hypothèse du transfert horizontal champignon → capricorne serait validée. La ressource complémentaire fournie (tableau de similarités / arbre phylogénétique) confirme cette interprétation. Ce cas illustre un mécanisme remarquable de complexification des génomes au cours de l’évolution (chapitre 1A.2), conférant au capricorne un avantage sélectif majeur : la possibilité d’exploiter une ressource alimentaire (le bois) habituellement inaccessible aux insectes. »
11. Les pièges fréquents à éviter
Piège n°1 — Ne pas identifier le type de sujet. Ici la stratégie initiale est imposée (test pectinase à 4 tubes). La proposition de stratégie n’arrive qu’en partie B (comparaison génétique pour l’origine évolutive).
Piège n°2 — Oublier les témoins. Sans les tubes 2, 3 et 4, le tube 1 seul ne prouve rien. Toujours interpréter en cascade (témoins négatif et positif → tube test). C’est la rigueur des contrôles qui fait la valeur de la démonstration.
Piège n°3 — Confondre transfert horizontal et vertical. Vertical = de parent à enfant (transmission classique). Horizontal = entre organismes sans filiation, parfois entre espèces éloignées (champignon → insecte ici).
Piège n°4 — Conclure au transfert horizontal sur la seule présence de l’enzyme. La présence de la pectinase chez le capricorne ne prouve pas l’origine par transfert — il faut comparer les séquences et construire une phylogénie moléculaire pour démontrer l’origine fongique du gène. C’est l’objet de la partie B.
Piège n°5 — Oublier le contexte écologique. Le capricorne asiatique se nourrit de bois, riche en pectine — la capacité à digérer cette molécule constitue un atout adaptatif majeur (avantage sélectif, lien avec le chapitre 1A.3). C’est pour cela que le capricorne est un ravageur si efficace.
12. Indice / cause / exemple — transfert horizontal
- Indice : capacité métabolique inhabituelle dans un groupe taxonomique donné (digestion d’un substrat rare, résistance à un toxique…)
- Cause : acquisition d’un gène par transfert horizontal depuis un autre organisme (souvent un micro-organisme), confirmée par une similarité moléculaire élevée avec une espèce phylogénétiquement éloignée
- Exemple : capricorne asiatique et pectinase (gh28, origine fongique Heterobasidion) ; pucerons ayant acquis des gènes de caroténoïdes fongiques (Moran & Jarvik, Science, 2010) ; bactéries et résistance aux antibiotiques diffusée par plasmides. Mécanisme majeur de la diversification des génomes (chapitre 1A.2)
Ce qu’il faut retenir
- Type de sujet : poursuite de stratégie (test enzymatique en A, comparaison génétique à proposer en B)
- Question du sujet : le capricorne a-t-il acquis la digestion de la pectine par transfert horizontal depuis un champignon ?
- Outils étape A : test enzymatique au gel à l’éthanol (4 tubes : 1 test + 3 témoins)
- Outils étape B : comparaison de séquences gh28 entre capricorne, champignon Heterobasidion, autres insectes + arbre phylogénétique
- Stratégie de poursuite en 3 temps : LE QUOI (origine évolutive du gène) / LE COMMENT (séquençage + comparaison + arbre phylogénétique) / LES RÉSULTATS ANTICIPÉS (similarité avec champignon vs autres insectes)
- Communiquer les résultats : photographie titrée et légendée des 4 tubes OU tableau récapitulatif sur tableur (+ tableau de similarités pour B)
- Interpréter : J’observe… / Or je sais… / J’en déduis…
- Lien au cours : 1A.2 (transferts horizontaux, complexification des génomes) + 1A.3 (avantage sélectif)
- Conclusion finale : ne pas confondre présence d’une capacité et démonstration de son origine évolutive ; la phylogénie moléculaire est l’argument décisif
Fichiers de l’exercice
🤖 Synthèse rédigée avec assistance IA à partir des cours universitaires et de sources académiques de référence.
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