La limace « solaire »

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Énergie et cellule vivante
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2013 | Académie : France métropolitaine
 
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
La limace « solaire »
 
 

Énergie et cellule vivante

Corrigé

40

Spécialité

svtT_1306_07_04C

 

France métropolitaine • Juin 2013

pratique du raisonnement scientifique Exercice 2 • 5 points

Elysia chlorotica est un mollusque vivant le long de la côte atlantique nord-américaine. Dénué de coquille, son corps arbore une couleur verte identique à celle des algues parmi lesquelles il se camoufle.

> À partir de l’exploitation des documents et de la mise en relation avec les connaissances, expliquez le fait que cet animal ne prenne qu’un seul repas en quelques mois.

Document 1

Électronographie d’une portion de cellule intestinale d’Elysia chlorotica


 

D’après M. E. Rumpho et al., « Mollusc/algal symbiosis »,
Zoology, n° 104, p. 303-312, 2001

Document 2

Échanges de dioxygène d’Elysia adulte en fonction de l’intensité lumineuse

Les chercheurs ont quantifié les échanges de dioxygène des individus adultes (âgés de 6 à 7 mois) avec leur environnement, en fonction de l’intensité lumineuse à laquelle ont été soumis les animaux.

Le tableau indique les résultats obtenus.

 

Intensité lumineuse (% de l’intensité maximale)

100 %

50 %

25 %

10 %

0 %

Intensité des échanges d’O2 (microlitres d’O2 par mg de chlorophylle et par heure)

+ 17

+ 12

+ 6

+ 0,5

– 7

 

D’après acces.ens-lyon.fr/evolution

« + » = dégagement de dioxygène.

« – » = absorption de dioxygène.

Document 3

Le cycle de vie d’Elysia

À leur naissance, les jeunes limaces sont brunes. Puis elles consomment l’algue Vaucheria litorea, et leur corps change de couleur, virant progressivement au vert, couleur qu’elles garderont toute leur vie.

Parallèlement, un phénomène accompagne cette transformation : une fois ce repas terminé, elles peuvent rester plusieurs semaines, voire plusieurs mois, sans manger de nouveau.


 

D’après Rumpho M. E. et al. J. Exp. Biol., 2011, n° 214, p. 303-311

Document 4

Les échanges de dioxygène d’Elysia au cours de leur vie

Les chercheurs ont étudié les échanges d’O2 des mollusques durant leur vie. Il s’agit d’animaux élevés dans une eau de mer artificielle et soumis à un jeûne (pas d’apport de filaments d’algues) à partir d’une quinzaine de jours après leur premier repas. Ces échanges ont été mesurés en plein éclairement d’une part (bilan photosynthèse/respiration) et à l’obscurité d’autre part (respiration seule). Le document présente les résultats obtenus.


 

D’après acces.ens-lyon.fr/evolution

Comprendre le sujet

  • Afin de proposer une réponse argumentée, il est préférable de ne pas envisager les documents suivant l’ordre dans lequel ils sont fournis mais en fonction de la question posée.
  • La question invite à se demander pourquoi un seul repas suffit à assurer la vie du mollusque pendant plusieurs mois. Il faut alors considérer ce qui se passe au cours de ce repas, ce qui conduit à exploiter le document3. Le mollusque devient vert après ingestion de l’algue Vaucheria.
  • Le document 1 met en évidence l’origine de cette couleur verte. L’exploitation des documents 2 et 4 permet de dégager des arguments justifiant le nom de limace « solaire » et d’expliquer pourquoi le jeune mollusque peut continuer à croître tout en ne prenant plus de repas.

Mobiliser ses connaissances

  • La cellule chlorophyllienne des végétaux verts effectue la photosynthèse grâce à l’énergie lumineuse. Le chloroplaste est l’organite clé de cette fonction.
  • La plupart des cellules eucaryotes, y compris les cellules chloro­phylliennes, respirent. À l’aide du dioxygène, elles oxydent la matière organique en matière minérale. La mitochondrie joue un rôle majeur dans la respiration cellulaire.
Corrigé

Introduction

La limace « solaire » est un animal original car un seul repas initial lui suffit pour assurer sa croissance et sa survie. Nous allons envisager quelques aspects de sa physiologie qui permettent de comprendre l’appellation de limace « solaire » et d’expliquer pourquoi un seul repas lui suffit pour toute sa vie.

I. Les conséquences du repas d’Elysia (document 3)

  • La jeune limace, initialement brune, consomme des filaments d’une algue verte (Vaucheria). Elle prend alors une couleur verte qu’elle conserve par la suite même en ne se nourrissant plus d’algues.
  • Le document 1 montre qu’à l’intérieur des cellules intestinales de l’animal, outre des mitochondries siège de la respiration, se trouvent des chloroplastes intacts. Ce sont eux qui sont responsables de la couleur verte.

En consommant des filaments d’algue verte, la jeune limace a intégré dans ses cellules intestinales des chloroplastes de l’algue.

Puisqu’elle garde la couleur verte pendant plusieurs mois après son repas, les chloroplastes sont donc restés intacts durant cette période.

II. Les échanges gazeux d’Elysia

  • Le document 2 présente les échanges de dioxygène de la limace avec son environnement en fonction de l’intensité lumineuse :
  • à l’obscurité, Elysia absorbe du dioxygène, ce qui traduit des échanges gazeux respiratoires ;
  • lorsque l’animal est éclairé, il dégage du dioxygène et ce d’autant plus que l’intensité lumineuse est plus élevée. Ce dégagement de dioxygène est caractéristique d’un organisme photosynthétique : la limace se comporte comme un végétal chlorophyllien.

Cela ne peut s’expliquer que si les chloroplastes présents dans les cellules intestinales effectuent de la photosynthèse et sont donc fonctionnels.

  • À l’obscurité comme à la lumière, les Elysia respirent. À la lumière elles effectuent de la photosynthèse. Le document 4 montre que pendant les cinq premiers mois, la photosynthèse (rejet de O2) est supérieure à la respiration (consommation d’O2). À partir du 5emois, les échanges gazeux photosynthétiques et respiratoires diminuent et s’équilibrent presque avec toujours une faible prédominance de la photosynthèse.

Bilan

  • La photosynthèse consiste en la synthèse de matières organiques à partir de substances minérales (CO2, H2O, ions minéraux).

La respiration consiste en une oxydation de matières organiques par le dioxygène, ce qui est source d’énergie pour les cellules de l’organisme.

  • Puisque pendant les premiers mois la photosynthèse de la limace est plus importante que la respiration, la production de matières organiques est plus forte que sa dégradation, ce qui permet la croissance d’Elysia.

Pendant les derniers mois, l’animal ayant atteint son état adulte, la photosynthèse ne fait que compenser la respiration.

Les chloroplastes capturés et intégrés par la limace au cours du repas initial, en restant fonctionnels durant plusieurs mois, assurent la nutrition du mollusque sans que celui-ci ait besoin d’autres repas.