Une photosynthèse particulière chez le puceron orange

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Énergie et cellule vivante
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2018 | Académie : Asie


Asie • Juin 2018

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

Une photosynthèse particulière chez le puceron orange

Il existe différents phénotypes de pucerons, parmi lesquels on trouve les pucerons blancs et les pucerons orange.

 À partir des documents et de vos connaissances, montrer que les pucerons orange réalisent une photosynthèse particulière à l’origine d’une production d’ATP dans les mitochondries.

document 1 Recherche de β-carotène chez les pucerons orange

Des pucerons orange adultes sont broyés dans un tampon phosphate salin. On obtient alors une formation spontanée de cristaux orange, que l’on étudie par spectrométrie Raman. Cette technique permet d’identifier la nature de certaines liaisons entre les atomes.

Un contrôle est également réalisé avec du β-carotène pur. Les pics obtenus à 1 550, 1 150 et 1 005 cm−1 correspondent respectivement à la mise en évidence de liaisons de type C=C, CH-CH et CH-CH3 de ce pigment.

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D’après A. Robichon et al., Nature, 2012

document 2 Évaluation du pouvoir réducteur du β-carotène des pucerons orange

Le β-carotène est un pigment également fabriqué par les plantes. On le trouve dans les chloroplastes, où il intervient dans la captation d’énergie lumineuse durant la photosynthèse.

Lorsqu’il est réduit, le sel de tétrazolium, MTT, donne un précipité bleu, le formazan. On utilise ce sel pour vérifier le pouvoir réducteur du β-carotène des pucerons orange.

a. Mise en contact du tétrazolium (MTT) avec un extrait de pucerons orange

On place une solution de MTT sur une lame, à laquelle on ajoute un extrait de pucerons orange (contenant du β-carotène). L’ensemble a été exposé à de la lumière visible durant 30 minutes (A) ou placé à l’obscurité (B), puis le tout a été délicatement rincé. Lorsque le MTT est réduit, il précipite et forme du formazan qui reste sur la lame.

Résultats obtenus dans différentes conditions expérimentales (« + » signifie « élément présent »)

Expérience

MTT

Extrait de puceron orange

Conditions

Photo du résultat obtenu

1

+

+

Lumière

A

2

+

+

Obscurité

B

3

+

Lumière

B

4

+

Obscurité

B

5

+

Lumière

B

Photos présentant le résultat obtenu

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D’après A. Robichon et al., Nature, 2012

Sur les photos A et B, les taches grises correspondent aux dépôts de formazan.

Remarque : on ne tiendra pas compte de la coloration noire correspondant à la ligne de contour.

b. Dosage du formazan

Avec un protocole similaire à celui du document 2a, on dose la quantité de formazan produite dans différentes conditions. Pour cela, on mesure l’absorbance à 550 nm : celle-ci est directement proportionnelle à la quantité de formazan produite.

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D’après A. Robichon et al., Nature, 2012

document 3 Taux de R’/R’H2 dans le cytosol et dans les mitochondries de pucerons placés dans différentes conditions

Dans le couple rédox, R’ est le composé oxydé tandis que R’H2 est le composé réduit.

Pucerons orange

Pucerons blancs

Lumière

Obscurité

Lumière et obscurité

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svtT_1806_05_00C_08

D’après A. Robichon et al., Nature, 2012

N.B. : les résultats obtenus ont été considérés comme statistiquement significatifs.

document 4 Dosage d’ATP dans des pucerons, pour différentes conditions expérimentales

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D’après A. Robichon et al., Nature, 2012

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Le sujet a de quoi surprendre puisqu’il s’agit de montrer qu’un animal, le puceron orange, réalise une sorte de photosynthèse, alors que vous avez appris qu’il s’agit d’une spécificité des organismes chlorophylliens. Toutefois, le libellé de la question indique que cette photosynthèse est particulière et il s’agit de montrer en quoi.

Les premiers documents sont relatifs à la présence d’un pigment, le carotène, et à ses propriétés chez le puceron orange. Cela doit vous faire penser à la première phase de la photosynthèse chez les organismes chlorophylliens. Et ainsi vous conduire à exploiter les documents afin de montrer qu’il y a, chez le puceron, une phase similaire à la phase photochimique de la photosynthèse. En particulier que l’énergie lumineuse est convertie, grâce au carotène, en énergie chimique des composés R’H2.

La fin de la question indique que la photosynthèse du puceron orange est à l’origine d’une production d’ATP dans les mitochondries. Le puceron n’a pas de chloroplastes, et la deuxième phase de la photosynthèse qui aboutit à la synthèse de matières organiques n’a pas lieu. Les composés R’H2 formés au cours de la photosynthèse du puceron ne sont donc pas utilisés pour la synthèse de matières organiques. En revanche, leur oxydation dans les mitochondries fournit beaucoup d’énergie utilisable par les cellules du puceron.

Mobiliser ses connaissances

La phase photochimique de la photosynthèse produit des composés réduits RH2 et de l’ATP. La phase chimique produit du glucose à partir du CO2 en utilisant les produits de la phase photochimique.

La chaîne respiratoire mitochondriale permet la réoxydation des composés réduits ainsi que la réduction du dioxygène en eau. Ces réactions s’accompagnent de la production d’ATP qui permet les activités cellulaires.