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)
- Comprendre le principe de la PCR et son rôle dans la détection d’une bactérie spécifique
- Utiliser une électrophorèse d’ADN sur gel d’agarose pour identifier des fragments par leur taille
- Mobiliser la notion de phénotype étendu (Dawkins) face à un cas concret (microbiote conditionnant le comportement social)
- Construire une discussion critique en partie B sur la pertinence et les limites d’une stratégie d’identification moléculaire
- Anticiper la nature de la ressource complémentaire apportée en partie B
- Communiquer tes résultats par photographie titrée et légendée du gel ou tableau sur tableur, et interpréter avec « J’observe / Or je sais / J’en déduis »
- Articuler microbiote et associations non héréditaires (chapitre 1A.4)
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_12, la partie A annonce : « La stratégie adoptée consiste à identifier… la présence de certaines bactéries… ». La stratégie initiale est imposée. En partie B, on te demande de discuter la pertinence de la stratégie utilisée. C’est donc un sujet de poursuite de stratégie, avec une partie B particulière puisqu’axée sur la critique méthodologique plutôt que sur une nouvelle stratégie expérimentale.
2. Le contexte et la question scientifique
Le sujet te plonge dans un cas étonnant de biologie animale et sociale. Les abeilles (Apis mellifera) vivent en colonies de dizaines de milliers d’individus, organisées autour d’une reine. Les vigiles postées à l’entrée de la ruche identifient les abeilles entrantes : elles laissent passer les membres de la colonie et excluent (parfois en les tuant) les intruses venues d’autres colonies. Comment opèrent-elles cette reconnaissance ?
La réponse est venue d’études récentes (Vernier et al., 2020) : la reconnaissance repose sur un profil olfactif spécifique de colonie, mélange de molécules volatiles présentes à la surface du corps des abeilles. Surprise : ce profil olfactif est largement déterminé par le microbiote intestinal des abeilles, qui produit des molécules odorantes spécifiques. Toutes les abeilles d’une même colonie partagent un microbiote commun (acquis par trophallaxie, échange de nourriture régurgitée), et donc un profil olfactif partagé.
La question scientifique du sujet : « Les trois abeilles examinées (A référence, B et C) appartiennent-elles à la même colonie ? » Ta démarche consiste à comparer la composition de leur microbiote intestinal via la détection moléculaire de deux bactéries marqueurs (Gilliamella apicola et Snodgrassella alvi) par PCR + électrophorèse.
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 — Reconnaissance des abeilles d’une colonie. Te dit que le profil olfactif spécifique d’une colonie est déterminé par le microbiote intestinal commun à toutes ses abeilles. C’est le pont biologique entre la composition bactérienne (analyse moléculaire) et le caractère « appartenance à la colonie » (comportement social). Sans cette ressource, on ne saurait pas pourquoi étudier le microbiote pour répondre à la question.
Ressource 2 — Principe de la PCR. Te rappelle que la PCR (Polymerase Chain Reaction) amplifie un fragment d’ADN spécifique (défini par des amorces complémentaires de séquences cibles) à partir d’une très petite quantité initiale. Permet de détecter la présence d’une bactérie même en faible abondance en amplifiant son ADN. Ressource méthodologique fondamentale.
Ressource 3 — Principe de l’électrophorèse sur gel d’agarose. Te dit que les fragments d’ADN, chargés négativement, migrent dans le gel sous l’effet d’un champ électrique : les petits fragments migrent plus loin que les gros (réseau du gel d’agarose freine les molécules les plus grandes). Permet d’identifier un fragment d’ADN par sa taille (mesurée en paires de bases, pb) par comparaison à des marqueurs de poids moléculaire connus.
4. Le raisonnement scientifique du sujet
On peut maintenant relier les ressources entre elles pour bâtir le raisonnement. Suis bien la logique :
- L’abeille de référence A appartient à une colonie identifiée et contient les deux bactéries marqueurs : Gilliamella apicola (fragment à 210 pb après PCR) et Snodgrassella alvi (fragment à 128 pb).
- Pour les abeilles B et C, on réalise la même PCR puis on dépose les produits sur le gel d’électrophorèse pour voir si les deux mêmes bandes apparaissent.
- Si les profils de bandes de B et/ou C sont identiques à celui de A → elles partagent ce microbiote marqueur, donc elles appartiennent probablement à la même colonie.
- Si les profils sont différents (bandes manquantes ou supplémentaires) → microbiote différent, probable appartenance à une autre colonie.
Conclusion logique : la comparaison des profils électrophorétiques permet de répondre à la question initiale, mais avec deux marqueurs seulement la robustesse de la conclusion est limitée — ce qui est précisément l’objet de la discussion critique en partie B.
5. Rappels théoriques : phénotype étendu et microbiote
Le concept de phénotype étendu a été proposé par Richard Dawkins (1982) : il désigne les effets d’un organisme et de ses associations qui débordent les limites de son propre corps. Classiquement, le phénotype d’un individu est ce qu’on observe à son niveau (forme, taille, couleur, comportement…). Dawkins propose d’étendre ce concept aux structures produites par l’organisme (barrage du castor, toile de l’araignée) et aux conséquences sur d’autres organismes (parasites manipulant leur hôte).
Chez l’abeille, le profil olfactif de colonie est un phénotype étendu : il dépend non pas seulement du génome de l’abeille, mais aussi (et surtout) de son microbiote intestinal (association non héréditaire). C’est un cas remarquable où une association symbiotique conditionne un comportement social fondamental (la reconnaissance de colonie, indispensable à l’organisation des sociétés d’insectes). Chapitres 1A.4 Topics 1 (associations non héréditaires) et 2 (phénotype étendu).
Attention : le microbiote des abeilles est relativement simple par rapport à celui d’autres animaux (~10 espèces bactériennes principales seulement, contre > 1 000 chez l’humain). C’est ce qui en fait un modèle d’étude privilégié des interactions hôte-microbiote. Les espèces clés (Gilliamella, Snodgrassella, Lactobacillus…) sont relativement universelles chez Apis mellifera, mais leur abondance relative varie selon les colonies — ce qui crée la spécificité olfactive.
6. Construire ta stratégie en trois temps (poursuite de stratégie — analyse critique)
Comme il s’agit d’un sujet « poursuite de stratégie », ton travail en partie B intervient après la manipulation imposée en partie A. Particularité de ce sujet : la partie B demande une analyse critique de la stratégie utilisée plutôt qu’une nouvelle stratégie. Tu peux structurer ta discussion selon les trois temps habituels, adaptés à la critique méthodologique.
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 discuter de manière critique la pertinence de la stratégie utilisée (PCR + électrophorèse pour 2 bactéries marqueurs) pour répondre à la question de l’appartenance à une même colonie. J’identifie les points forts et les limites de cette approche, et je propose éventuellement des compléments expérimentaux.
Le COMMENT
Je liste les points forts de la stratégie utilisée : sensibilité de la PCR (détection à très faible quantité), spécificité (amorces ciblant des séquences précises), rapidité, reproductibilité, pas besoin de cultiver les bactéries (difficile pour les bactéries intestinales). Je liste les limites : seulement 2 marqueurs sur des dizaines d’espèces, détection qualitative (présence/absence) sans quantification, deux abeilles peuvent partager ces 2 bactéries sans être de la même colonie, deux abeilles de même colonie peuvent légèrement différer par leur microbiote. Je propose des compléments : multiplier les bactéries testées, utiliser la PCR quantitative, ou — encore mieux — analyser directement le profil olfactif par chromatographie en phase gazeuse (plus directement lié au critère de reconnaissance).
Les RÉSULTATS ANTICIPÉS
La discussion permet de nuancer la conclusion : la stratégie utilisée donne une indication forte sur l’appartenance ou non à une même colonie, mais ne permet pas une conclusion absolue. Pour une certification robuste, il faudrait élargir le panel d’analyse (autres bactéries, quantification) et/ou analyser directement la signature olfactive.
7. La mise en œuvre pratique (partie A — lecture du gel)
La partie A te demande de lire et d’interpréter le gel d’électrophorèse fourni. Tu disposes de 4 colonnes de migration.
Lecture des colonnes (de haut en bas, du puits vers l’extrémité du gel) :
- Colonne marqueurs de poids moléculaire (MPM) : échelle de référence avec plusieurs bandes de tailles connues (par exemple 50, 100, 200, 500, 1 000 pb). Sert à déterminer la taille des bandes inconnues par comparaison.
- Colonne abeille A (référence) : 2 bandes attendues — une à ~210 pb (Gilliamella apicola) et une à ~128 pb (Snodgrassella alvi).
- Colonne abeille B : à analyser. Si tu observes les deux mêmes bandes (210 pb et 128 pb) → même microbiote marqueur que A.
- Colonne abeille C : à analyser de la même manière.
Pour déterminer la taille des bandes inconnues, mesure leur position par rapport aux marqueurs (la migration est proportionnelle à l’inverse du logarithme de la taille). Reporte les valeurs dans un tableau de synthèse.
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 d’autres bactéries du microbiote des abeilles (Lactobacillus, Bifidobacterium, Frischella…) avec leur abondance dans différentes colonies, illustrant la diversité microbienne au-delà des deux marqueurs testés.
- Une chromatographie en phase gazeuse du profil olfactif de plusieurs colonies, permettant de visualiser directement les différences chimiques entre profils — méthode plus directement liée au critère de reconnaissance.
- Des études comportementales de reconnaissance par les abeilles vigiles selon le microbiote de l’abeille présentée à l’entrée de la ruche.
- Un schéma sur l’acquisition du microbiote chez les abeilles (par trophallaxie — échange de nourriture régurgitée entre individus de la colonie), expliquant pourquoi les abeilles d’une même colonie partagent un microbiote commun et donc un profil olfactif partagé.
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 du gel d’électrophorèse. Capture le gel sous éclairage UV (ou photo de la plaque) avec un téléphone ou une caméra dédiée. Présente l’image avec un titre informatif (« Électrophorèse sur gel d’agarose des produits PCR — détection de Gilliamella et Snodgrassella chez 3 abeilles »), indique le sens de migration (puits → bas du gel), légende chaque colonne (MPM, abeille A, B, C), et annote les bandes avec leur taille estimée en pb et leur identité bactérienne.
Option 2 — Production sur tableur. Construis un tableau récapitulatif à 3 lignes (abeilles A, B, C) et 4 colonnes : (1) abeille, (2) Gilliamella apicola à 210 pb (présence/absence), (3) Snodgrassella alvi à 128 pb (présence/absence), (4) conclusion sur l’appartenance à la colonie de A. Un schéma chiastique simple représentant le gel peut être joint pour appui visuel.
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 (abeille B partage le profil de A, abeille C diffère) :
- J’observe… que sur le gel d’électrophorèse, l’abeille A (référence) présente bien les deux bandes attendues à 210 pb et 128 pb. L’abeille B présente exactement les mêmes deux bandes aux mêmes positions. En revanche, l’abeille C ne présente qu’une seule bande à 128 pb, la bande à 210 pb étant absente.
- Or je sais que… la présence d’une bande sur le gel reflète l’amplification d’un fragment d’ADN bactérien spécifique, signe que la bactérie était présente dans le microbiote de l’abeille analysée (ressources 2 et 3). Or les abeilles d’une même colonie partagent un microbiote commun, qui détermine leur profil olfactif et donc leur reconnaissance mutuelle (ressource 1).
- J’en déduis que… l’abeille B partage les deux bactéries marqueurs avec l’abeille A : elle appartient probablement à la même colonie. L’abeille C, en revanche, possède un microbiote partiellement différent (absence de Gilliamella) : elle n’appartient probablement pas à la même colonie que A. Cependant — point critique central de ce sujet — cette conclusion repose sur seulement deux marqueurs, ce qui en limite la robustesse (cf. discussion des limites en partie B).
10. La conclusion : revenir à la question initiale
Ta conclusion doit faire 4 choses : (1) interpréter les bandes observées pour chaque abeille (présence ou absence de Gilliamella et Snodgrassella) ; (2) conclure sur l’appartenance probable à la même colonie que A ; (3) nuancer la conclusion en soulignant les limites de la stratégie (deux bactéries marqueurs seulement, pas de quantification) ; (4) souligner que cette étude illustre le concept de phénotype étendu et l’importance des associations non héréditaires (microbiote) dans le fonctionnement biologique d’un organisme social (chapitres 1A.4 Topics 1 et 2). Intégrer la ressource complémentaire.
Exemple de formulation type :
« L’analyse du gel d’électrophorèse montre que l’abeille B partage les deux bactéries marqueurs avec la référence A (Gilliamella à 210 pb et Snodgrassella à 128 pb), tandis que l’abeille C n’en possède qu’une seule. Sur la base de ces deux marqueurs, on peut conclure que B appartient probablement à la même colonie que A, alors que C en serait différente. Cette conclusion reste cependant fragile : seules deux bactéries ont été testées sur la dizaine d’espèces du microbiote d’abeille, et la méthode ne donne pas d’information sur leur abondance. Une stratégie plus robuste impliquerait soit l’analyse de plus de marqueurs (par PCR multiplexée), soit la chromatographie directe du profil olfactif (qui est le critère réel de reconnaissance). La ressource complémentaire fournie (chromatographie / acquisition par trophallaxie) confirme cette interprétation. Ce sujet illustre magnifiquement le concept de phénotype étendu (Dawkins) : un comportement social fondamental — la reconnaissance entre membres d’une colonie — dépend en réalité d’une association non héréditaire (le microbiote intestinal), partagée par trophallaxie au sein de la colonie (chapitres 1A.4 Topics 1 et 2). »
11. Les pièges fréquents à éviter
Piège n°1 — Ne pas identifier le type de sujet. Ici la stratégie est imposée et la partie B demande une discussion critique, pas une nouvelle stratégie expérimentale. Bien lire la consigne de partie B pour ne pas se tromper sur ce qui est attendu.
Piège n°2 — Confondre la migration des fragments. Les petits fragments d’ADN migrent plus loin que les gros dans le gel d’agarose. La bande à 128 pb (Snodgrassella) sera donc plus basse sur le gel (plus proche du bas) que la bande à 210 pb (Gilliamella).
Piège n°3 — Sur-conclure. Avec seulement 2 bactéries marqueurs, il est risqué d’affirmer avec certitude l’appartenance ou non à la colonie. Toujours nuancer dans la conclusion — c’est précisément ce que demande la partie B (discussion critique).
Piège n°4 — Oublier la notion de phénotype étendu. Ce sujet est l’occasion idéale de mobiliser explicitement ce concept du programme (chapitre 1A.4 Topic 2). Ne pas le faire serait passer à côté de la portée théorique majeure du sujet.
Piège n°5 — Confondre génome de l’abeille et génome bactérien. Ce sont les bactéries du microbiote qui produisent les molécules odorantes spécifiques, pas les cellules de l’abeille. Le microbiote agit comme un partenaire biochimique sans modifier le génome de l’abeille — c’est précisément l’illustration du phénotype étendu.
12. Indice / cause / exemple — phénotype étendu et microbiote
- Indice : caractère biologique d’un individu (comportement, odeur, signal) qui ne s’explique pas uniquement par son propre génome
- Cause : association symbiotique (microbiote) qui contribue au phénotype étendu de l’organisme, en produisant des molécules ou structures externes
- Exemple : profil olfactif des abeilles d’une même colonie (microbiote intestinal partagé par trophallaxie) ; barrage construit par le castor (modification de l’environnement, exemple historique de Dawkins) ; toile d’araignée (extension du phénotype dans l’environnement). Chapitre 1A.4 Topic 2.
Ce qu’il faut retenir
- Type de sujet : poursuite de stratégie (avec partie B en analyse critique méthodologique)
- Question du sujet : les 3 abeilles appartiennent-elles à la même colonie ?
- Outils : PCR pour amplifier l’ADN bactérien + électrophorèse sur gel d’agarose (lecture des bandes par taille)
- Bactéries marqueurs : Gilliamella apicola (fragment à 210 pb), Snodgrassella alvi (fragment à 128 pb)
- Analyse critique en B : forces (sensibilité PCR, spécificité des amorces, rapidité) et limites (peu de marqueurs, détection qualitative sans quantification, méthode indirecte)
- Communiquer les résultats : photographie titrée et légendée du gel OU tableau récapitulatif sur tableur
- Interpréter : J’observe… / Or je sais… / J’en déduis…
- Concept clé : phénotype étendu (Dawkins, 1982) — le profil olfactif de colonie dépend du microbiote, association non héréditaire
- Lien au cours : 1A.4 Topic 1 (microbiote, associations non héréditaires) + 1A.4 Topic 2 (phénotype étendu)
- Conclusion finale : toujours nuancer une conclusion basée sur peu de marqueurs ; relier explicitement au concept théorique de phénotype étendu
Fichiers de l’exercice
🤖 Synthèse rédigée avec assistance IA à partir des cours universitaires et de sources académiques de référence.
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