MICROORGANISMES corrigés

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Agrégation Interne de Sciences de la vie et de la Terre
Épreuve d’admissibilité
Composition à partir d’un dossier
Proposition de corrigé
Les micro-organismes
Question 1: Micro-organisme et connaissance de la diversité et de l’unité du
vivant.
Les micro-organismes se rattachent à des ensembles différents qui permettent
d’envisager certains aspects de la diversité structurale du vivant.
On distingue ainsi les micro-organismes eucaryotes, souvent unicellulaires
mais parfois pluricellulaires (exemples de formes coloniales).
Les documents 3 et 4 permettent de retrouver les principaux caractères de
la cellule eucaryote. Comme toute cellule, celle-ci est limitée par une membrane
plasmique (avec, dans ce cas, également la présence d’une paroi). Elle est par
ailleurs caractérisée par la présence d’un noyau vrai, entouré d’une enveloppe
(double membrane).
Le domaine cytoplasmique, observé au microscope électronique à
transmission, fait apparaître un certain nombre d’organites baignant dans le
hyaloplasme (ou cytosol). La plupart de ces organites définissent des compartiments
intracellulaires. On réalisera un schéma d’interprétation du document 4. (voir ci-
dessous la photographie annotée).
Le document 4 montre aussi les différences structurales qui peuvent
accompagner des modifications métaboliques : ainsi la levure photographiée à la
partie inférieure ne présente pas de mitochondries, ce qui peut être mis en relation
avec sa culture dans des conditions anaérobies.

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Les Euglènes sont des organismes photo autotrophes qui complètent l’étude
cellulaire avec d’autres organites comme les chloroplastes.
Le document 1 permet de dégager les principaux caractères d’une cellule
procaryote, sans noyau apparent. On en réalisera un schéma d’interprétation
analogue à celui présenté ci-dessous. De nombreux caractères structuraux
distinguent les cellules procaryotes des cellules eucaryotes, parmi lesquels, outre les
différences portant sur la région nucléaire, respectivement l’absence ou la présence
de nombreux organites (réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, lysosomes,
mitochondries, chloroplastes…).
D’autres caractères, comme l’absence de microtubules, distinguent encore les
cellules procaryotes.
Certains organites comme les ribosomes, particules ribonucléoprotéiques,
s’observent dans les deux types de cellules, mais avec des caractéristiques
différentes (ce qui se traduit par des propriétés différentes comme la vitesse de
sédimentation).

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Le document 7 présente la structure cellulaire d’une cyanobactérie,
organisme photo autotrophe. On retrouve les caractères d’une cellule procaryote
avec l’absence d’un noyau individualisé. Mais on observe ici des thylakoïdes, que
l’on sait supports des pigments photosynthétiques. (Les phycobilisomes sont des
particules fixées aux thylakoïdes et contenant des phycobilines. Les carboxysomes
sont des corps polyédriques, limités par une membrane et renfermant de la
RuBisCO.)
Les idées de la diversité et de l’unité du vivant peuvent être argumentées aux
différentes échelles d’organisation, de celle de l’organisme pluricellulaire à celle de la
cellule et jusqu’aux échelles moléculaires.
Elles sont envisagées :
- En 6
ième
, dans la partie transversale : diversité-parenté et unité du vivant. Le
constat de la biodiversité est l’occasion de définir l’espèce et d’aborder la
notion de groupes emboîtés, première approche de la classification
phylogénétique du vivant (par les attributs qu’ils possèdent en commun). À ce
niveau, l’étude à l’échelle cellulaire est limitée aux Eucaryotes et elle est
destinée à mettre l’accent sur la parenté des organismes, la cellule étant
l’unité d’organisation des êtres vivants qu’ils soient unicellulaires ou
pluricellulaires. On s’en tient à un constat morphologique qui exclut toute
approche fonctionnelle et toute analyse du contenu cellulaire. La cellule est
limitée par une membrane ; elle contient un noyau.
- Rien n’empêche cependant de montrer qu’il existe des organismes
unicellulaires verts et non-verts. Il est difficile cependant de placer en 6
ième
ces
organismes dans des groupes sans commettre d’erreur car la classification
des Eucaryotes est très complexe ; les Levures sont des Ascomycètes et les
Euglènes des Euglénobiontes (taxon qui renferme aussi les trypanosomes).

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- En seconde , l’idée de diversité du vivant est abordée :
- Avec la distinction entre les cellules procaryotes et eucaryotes (on
présente l’organisation comparée d’une cellule eucaryote et d’une cellule
procaryote).
- Avec la distinction entre les cellules eucaryotes autotrophes et
hétérotrophes (observation des chloroplastes et comparaison du
fonctionnement métabolique des deux types de cellules au plan des échanges
gazeux et des besoins nutritifs). L’exploitation des document 3 et 4 permet la
distinction entre cellules eucaryotes autotrophe (une euglène) et hétérotrophe
(une levure).
Avec les micro-organismes, on se limite ici aux échelles cellulaires et
moléculaires, avec l’observation de structures ou de mécanismes conservés dans
l’ensemble du vivant.
L’idée d’unité du vivant fait l’objet d’une partie importante des enseignements de la
classe de Seconde où elle est argumentée à l’échelle cellulaire et moléculaire. Les
cellules apparaissent ainsi comme les unités structurales et fonctionnelles de tous
les êtres vivants. Cette unité s’observe aussi sur la structure et le rôle de la molécule
d’ADN, reconnue comme support universel de l’information génétique.
Les structures cellulaires sont envisagées avec davantage de diversité, ce qui
permet aussi de dégager leurs caractères communs : on observera et on comparera
les structures observées dans le cas des cellules Eucaryotes (document 4) et
procaryotes (documents 1 et 7) : toutes ces cellules sont par exemple limitées par
une membrane plasmique et possèdent des caractères communs au plan de leurs
activités.
L’universalité de la molécule d’ADN comme support de l’information génétique peut
être appréhendée grâce à des expériences de transgénèse, à l’image de celle
présentée par le document 2 : l’obtention d’interleukine humaine, synthétisée par la
bactérie, montre que cette dernière est capable d’utiliser le fragment d’ADN humain
introduit dans son génome grâce au plasmide. Le fait que l’on puisse introduire un
gène étranger dans une cellule et le faire s’exprimer montre que l’ADN est un
support moléculaire universel de l’information génétique.
Cette unité du vivant apparaît encore à l’échelle moléculaire avec l’étude de la
réplication de l’ADN conduite en Première. Cette étude s’inscrit cependant dans une
partie dont les objectifs sont globalement différents (relations existant entre génotype
et phénotype).
Bien que la réplication soit étudiée dans le cadre de l’étude de la mitose (dont on
montre qu’elle est un processus commun aux cellules eucaryotes), la démonstration
de la nature semi conservative de son mécanisme repose sur l’analyse de
l’expérience de Meselson et Stahl, conduite sur des bactéries.
Le document 6 présente les principales étapes de l’expérience de Meselson et
Stahl. La position intermédiaire de l’ADN hybride, une génération cellulaire après le
transfert et la position des deux bandes deux générations après celui-ci, atteste de
ce mécanisme semi conservatif.
- En Terminale, enseignement de spécialité, avec l’étude de la respiration et de
la fermentation.

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Question 2
Cette progression s’inscrit dans la partie « Des pratiques au service de
l’alimentation humaine». Deux types de pratiques sont proposées au choix avec : –
La production alimentaire par l’élevage ou la culture ou – La production alimentaire
par une transformation biologique. Exemples : fabrication du pain, du fromage… La
question posée par l’énoncé se rattache à cette dernière partie. Deux idées
essentielles doivent alors être mises en relief : celles de transformation (modification
des caractères ; changement d’état…) et de nécessité d’un agent de transformation
(micro-organisme).
On prendra ici l’exemple du pain et l’on pourra exploiter le document 5 du
dossier.
I / Les conditions de la fabrication du pain.
1 / De la farine au pain.
On pourra rappeler dans un premier temps les principales étapes de la
fabrication du pain.
- Pétrissage des différents constituants ; on indique l’addition de levure.
- Gonflement de la pâte : on observe l’apparition de bulles, cette phase étant réalisée
à une certaine température.
- Cuisson : les bulles grossissent et font gonfler le pain. Formation de la croûte
externe (dessèchement et durcissement).
On montre ainsi que se sont produites des transformations.
On complétera cette partie en précisant quel est le principal constituant du
pain : test à l’eau iodée : mise en évidence d’amidon.
2 / L’intervention des levures.
Il s’agit de comparer la fabrication du pain avec ou sans levures. Cette
comparaison permettra de préciser quelle est l’intervention de celles-ci. Elle est aussi
l’occasion de développer une initiation à la démarche expérimentale (variation d’un
paramètre…).
On compare : pâte à pain avec levures - pâte à pain sans levures ;
observation des résultats après un repos d’une heure ; conclusion : les levures sont
nécessaires au gonflement de la pâte.
On demandera aux élèves la rédaction des résultats et de la conclusion.
On peut alors préciser les conditions de cette transformation en réalisant une
fermentation expérimentale.