É possível que uma alteração de esquema não seja replicada e um objeto que usa esse esquema chegue a um controlador de domínio?

Não, a situação que você descreve não é possível. Um controlador de domínio não replicará um objeto de um esquema diferente do seu. O Active Directory é um pouco mais inteligente do que isso. :)

Da TechNet :

Efeito das alterações de esquema na replicação

As definições de atributo são armazenadas em objetos attributeSchema na partição de diretório do esquema. Alterações em objetos attributeSchema bloqueiam outra replicação até que as alterações de esquema sejam executadas. Durante a replicação de qualquer partição de diretório diferente da partição de diretório de esquema, o sistema de replicação primeiro verifica se as versões de esquema dos controladores de domínio de origem e de destino estão de acordo. Se as versões não forem iguais, a replicação da outra partição de diretório será reprogramada até que a partição de diretório de esquema seja sincronizada.

Portanto, a replicação de objetos simplesmente será suspensa até que a atualização do esquema seja replicada.

Se você observar a saída de repadmin, notará erros mencionando que a replicação está falhando devido a uma incompatibilidade de esquema.

É possível e o que aconteceria se os dados de preparação da floresta chegassem primeiro a um controlador de domínio desatualizado antes do esquema?

O processo de preparação da floresta para o Lync não afeta nenhum atributo criado pela extensão do esquema do Lync AD, pelo que sei. Veja aqui uma lista do que a preparação da floresta está fazendo: http://technet.microsoft.com/en-us/library/gg425791.aspx

Dito isso, para evitar erros de instalação, normalmente é uma boa ideia fazer qualquer atualização de esquema com antecedência suficiente para que ela seja replicada para todos os controladores de domínio no ambiente. Mesmo nos maiores ambientes, isso não deve ser um tempo extremamente longo.