BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE 10457 Série SCIENCES ET TECHNIQUES SANITAIRES ET

SOCIALES Session

FEVRIER 2009 Epreuve BIOLOGIE ET PHYSIOPATHOLOGIE Durée : 3 h 30 Coef. 7 Bac blanc page 1/7

L’usage de la calculatrice est autorisé.

I. Etude d’un cas clinique

Monsieur X, homme d’affaires de 45 ans qui se dit lui-même « bon vivant », sans antécédents personnels ou familiaux, vient consulter un médecin suite à l’apparition de différents symptômes : dyspnée après des efforts modérés, douleurs du membre inférieur droit au cours de la marche, douleurs précordiales à l’effort. Lors de l’interrogatoire, le médecin apprend que Monsieur X est tabagique et que son métier l’oblige à faire de nombreux repas d’affaires et lui impose un rythme de vie stressant. L’examen clinique révèle les anomalies suivantes chez Monsieur X :

- une tachypnée - une hypertension artérielle - une tachycardie

Le médecin prescrit les examens complémentaires suivants :

- un contrôle biochimique sanguin - un électrocardiogramme (ECG) - une coronarographie - un enregistrement Doppler des artères des membres inférieurs - une mesure de la pression artérielle pendant les 24 heures - un examen spirométrique - une gazométrie.

Les résultats de ces examens révèlent une hyperglycémie modérée, une hypercholestérolémie importante, une hyperuricémie, une sténose des artères du membre inférieur droit et d’une artère coronaire, des signes d’ischémie et un rythme cardiaque régulier mais trop rapide. Sa pression artérielle est supérieure à la normale pendant 24 heures, il possède un VEMS (volume expiratoire maximum par seconde) diminué et une hypoxémie traduisant une insuffisance respiratoire de moyenne importance. Un diagnostic général d’athérosclérose est posé : Deux régions sont particulièrement touchées : le cœur et le membre inférieur droit. Le médecin propose plusieurs méthodes thérapeutiques

- Un suivi hygiéno-diététique : M. X est dirigé vers un diététicien et un tabacologue - Un traitement médicamenteux adapté est prescrit : anticoagulant , vasodilatateur et

hypocholestérolémiant

1- Définir les 10 termes soulignés.

2- A partir de l’étude clinique de M. X, attribuer à chaque examen complémentaire cité, les signes paracliniques correspondants.

II. Etude de la circulation générale dans l’organisme

1- Le schéma du document 1 représente, de façon simplifiée, la circulation sanguine dans

l’ensemble de l’organisme ainsi qu’une partie de la circulation lymphatique.

Légender ce document, préciser le sens de la circulation et l’état du sang dans les vaisseaux en utilisant les couleurs conventionnelles.

2- M. X a subi une électrocardiographie. Le tracé correspond au document 2

2-1) Donner la définition et le principe de l’électrocardiographie 2-2) A partir du tracé de l’électrocardiogramme :

2-2-1) Délimiter sur le document 2 une révolution cardiaque ; 2-2-2) Calculer la fréquence cardiaque (calcul à développer) de M. X ; 2-2-3) Indiquer à quels événements correspondent les différentes ondes de l’ECG.

3-Donner le principe de l’examen Doppler puis en préciser quatre avantages

III. Etude de l’athérosclérose 1- Le document 3 représente la structure de la paroi artérielle. Légender le schéma

2- Le document 4 présente plusieurs phases de ce processus pathologique. Remettre dans l’ordre les quatre schémas. Justifier la réponse Expliquer les conséquences possibles de cette pathologie lorsqu’elle affecte les artères coronaires

IV. Suivi de M. X par un tabacologue

Le médecin tabacologue explique à M.X que le tabagisme entraîne une diminution de la concentration en dioxygène au niveau des tissus. 1- Citer le terme correspondant à la définition soulignée , et définir le tabagisme actif. 2- Influence du tabagisme sur le transport du dioxygène par le sang.

2-1) Citer la substance S présente dans la fumée du tabac, qui engendre l’effet cité dans la question 1.

2-2) La quantité de dioxygène fixé sur l’hémoglobine de M.X est de 1,21 mL par gramme d’hémoglobine. Sachant que la valeur habituelle est de 1,33 mL.g-1, expliquer l’effet de S sur l’hémoglobine.

2-3) Trouver un signe clinique, dans le compte-rendu médical de M.X, accentué par l’effet de la substance S. Justifier la réponse.

V. Suivi de M. X par un diététicien

1) Le diététicien demande à M. X de décrire ses habitudes alimentaires. Le document 5 représente la ration alimentaire de la veille. Analyser et commenter ce document. 2) Le coca-cola est une boisson très riche en saccharose. A quelle famille de nutriments appartient cette molécule ? Légender le document 6 sur l’organisation générale de l’appareil digestif. Indiquer dans quelle partie du tube digestif se déroule la digestion du saccharose. Détailler le processus biochimique de cette digestion.

3) Le diététicien conseille M. X sur sa ration protidique. Pour être assimilés par l’organisme, les protéines alimentaires doivent être digérées et ce en différentes étapes, donc en différents endroits du tube digestif. On se propose d’analyser différentes expériences afin de mieux comprendre certains aspects de la digestion des protéines. Des prélèvements effectués pendant la digestion, et à différents niveaux du tube digestif, ont permis d’obtenir les résultats consignés dans le tableau du document 7. 3-1) Analyser ce tableau 3-2) A l’aide des connaissances acquises et de l’analyse du tableau, indiquer à quels niveaux du tube digestif a lieu la digestion des protéines. 3-3) M. X pourra à l’avenir continuer à manger du blanc d’œuf qui contient une protéine : l’ovalbumine On réalise une étude expérimentale de la digestion du blanc d’œuf par la pepsine : enzyme gastrique. Dans des tubes à essai, on place des flocons de blanc d’œuf coagulé. On les soumet à différentes conditions expérimentales. Le tableau du document 8 précise le contenu de chaque tube, les conditions expérimentales et les résultats obtenus 3-3-1) Analyser les résultats des tubes 1 à 5. Conclure en donnant le pH optimal d’action de la pepsine. 3-3-2) Analyser les résultats des tubes 6 à 8. Conclure en donnant la température optimale d’action de la pepsine. 4- M. X a une hypercholestérolémie. Il est traité par un hypocholestérolémiant :l’ézétimide (Ezetrol®) qui agit en empêchant l’absorption du cholestérol par l’organisme, au niveau de l’intestin. 4-1) Légender le schéma du document 9. Indiquer à quel organe du tube digestif cette structure appartient. 4-2) En vous aidant du document 9, préciser comment est effectuée l’absorption du cholestérol. 4-3) A l’aide du document 1 et sachant que le cholestérol absorbé doit arriver au foie, préciser son cheminement dans le milieu intérieur.

Nom : FEUILLE A RENDRE AVEC LA COPIE

Prénom :

Document 1 : (Biologie et physiologie humaine P. Vincent Ed Vuibert)

Document 2 : Electrocardiogramme de M. X

Document 3 : Histologie de la paroi artérielle

Temps (s) 1,56 1,44 1,32 1,2 1,08 0,96 0,84 0,72 0,6 0,43 0,36 0,24 0,12 0 1,68

Document 4 : L’athérosclérose

A

C

B

D

Document 5 : Ration alimentaire de M. X, la veille de la consultation: Repas du midi : Repas du soir 1 part de pizza 120 g d'œufs 120 g de pomme de terre 30 g de lardons 100 g de poulet 100 g de lentilles 150 g de pain 40 g de compote de pomme 1 banane 150 g de sucre et de friandises 2 verres de coca cola 30 g de matières grasses Document 7

Nom : FEUILLE A RENDRE AVEC LA COPIE

Prénom :

Document 6 : Organisation générale de l’appareil digestif :

Document 8 : Conditions de digestion de l’ovalbumine de l’œuf

Nom : FEUILLE A RENDRE AVEC LA COPIE

Prénom :

Document 9 :

Corrigé du bac blanc du 10/02/2009 page 1 Barême sur 25 points (I = 3,4pts ; II = 8,8pts ; III = 2,3pts ; IV = 8,6pts ; V = 1,9pt)

I = 3,4 pts I-1 = 2pts Dyspnée Difficulté respiratoire Précordial Qui est relatif à la région cardiaque (« devant le cœur » ou rétrosternal) Hypertension artérielle Pression du sang contre la paroi des artères supérieure à la normale Tachycardie Augmentation anormale de la fréquence cardiaque Coronarographie Radiographie des artères coronaires après opacification à l’iode (cathétérisation

fémorale ou humérale) Hyperuricémie Excès d’acide urique dans le sang Sténose Diminution pathologique du diamètre interne d’un vaisseau, d’un conduit Ischémie Diminution pathologique de l’irrigation sanguine d’un tissu Anticoagulant Qui empêche l’hémostase sanguine Vasodilatateur Qui augmente le diamètre d’un vaisseau, d’un conduit par relâchement musculaire I-2 = 1,4pt

Examens paracliniques Signes paracliniques découverts chez M. X Contrôle biochimique sanguin Hyperglycémie modérée, hypercholestérolémie importante, hyperuricémie Electrocardiogramme Signes d’ischémie et rythme cardiaque régulier mais trop rapide Coronarographie Sténose d’une artère coronaire Enregistrement Doppler / mb < Sténose d’une artère / mb < droit Holter tensionnel HTA pdt 24h Examen spirométrique VEMS diminué Gazométrie (ex biochimique) hypoxémie

II = 8,8 pts II-1 = 2,8pts

1- artère pulmonaire veine pulmonaire -10

2- veine cave supérieure

(canal thoracique→veine sous-clavière G→VC>)

artère aorte -11

3- veine cave inférieure artère hépatique -12

4- foie artère mésentérique -13

5- veine sus-hépatique canaux lymphatiques mésentériques (chylifères)-14

6- citerne de Pecquet (C. du chyle) intestin grêle -15

7- veine porte artère rénale -16

8- veine rénale rein -17

9-canal lymphatique capillaires tissulaires -18

II-2 = 3,8pts

II-2-1 L’électrocardiographie (examen paraclinique par enregistrement graphique) consiste à enregistrer l’activité électrique du myocarde. Des électrodes réceptrices sont placées sur la peau, elles enregistrent un signal corrélé aux impulsions électriques dans les cardiomyocytes (c’est un enregistrement indirect). Le tracé = électrocardiogramme est soit directement sur papier soit sur écran (numérisé et imprimable). Il est composé de 5 ondes.

II-2-2

Calcul de la durée d’une révolution : Sur l’échelle du temps 1,56 s = 10 cm Une révolution : x s = 3,9 cm x = (3,9 x 1,56)/10 = 0,6 seconde

Calcul du nombre de révolutions en 60 secondes : 1 révolution = 0,6s X=(60x1)/0,6 =100 révolutions en 60s donc en 1min X révolutions en 60s

La fréquence cardiaque est donc de 100 bpm (battements par minute)

Origine des cinq ondes (il est préférable de débuter par l’onde P = ordre alphabétique PQRST) • Onde P : dépolarisation des oreillettes (attention enregistrement du phénomène électrique pas de la

contraction). Ce phénomène électrique précède et est à l’origine de la systole auriculaire • Complexe QRS : dépolarisation des ventricules (qui précède la systole ventriculaire) et repolarisation des

oreillettes (qui précède la diastole auriculaire) • Onde T : repolarisation des ventricules (qui précède la diastole ventriculaire ; diastole O + diastole V = diastole générale)

II-3 = 2,2 pts Principe : Le Doppler est un examen paraclinique basé sur le principe de l’échographie mais où seul l’écoulement du sang dans les vaisseaux est retenu et enregistré (examen classé dans les enregistrements graphiques). Une sonde (fine = en forme de stylo) est appliquée sur la peau au niveau de la région à examiner. Les ultra-sons se propagent dans les tissus et sont renvoyés sous forme d’écho par les différents structures qu’ils rencontrent. Seuls les échos correspondant à des éléments mobiles (les hématies dans le sang) sont retenus. Le signal est analysé et reflète la vitesse et le flux de la circulation sanguine (il est représenté sous forme d’un code-son ou un code-couleur ou sous forme de courbes)

4 avantages parmi : non invasif, indolore, non dangereux, simple à réaliser, pas de préparation, peu coûteux

III = 2,3 pts III-1 = 0,6pt 1-Adventice ; 2-Média ; 3-Intima / endothélium vasculaire / épithélium + lame basale

III-2 = 1,7 pt Ordre chronologique : D-A-C-B

Justification : La pathologie schématisée dans le document 4 est l’athérosclérose : maladie caractérisée par la constitution de dépôt lipidique (plaque d’athérome) sur la tunique interne de la paroi des vaisseaux sanguins de gros calibre réduisant ainsi la lumière vasculaire. *D- paroi artérielle « saine » : on peut y distinguer les 3 tuniques : intima (épithélium) – média (tissu musculaire) et l’adventice (tissu épithélial et conjonctif) *A- Dépôt de lipides sur l’intima = athérome *C- Athérosclérose : Fibrose + sclérose + infiltration de la plaque athéromateuse vers la média. Evolution taille ↑ de la plaque; Diamètre / lumière ↓ = Sténose ; tarissement du flux sanguin en aval = Ischémie *B- rupture plaque = début de thrombose in situ = risque important d’obstruction de l’artère

Conséquences de l’athérosclérose coronarienne si l’athérosclérose affecte une artère coronaire, tout ou partie du muscle cardiaque sera privé partiellement ou totalement de son irrigation. La diminution de l’irrigation du cœur conduit à l’angor (angine de poitrine). L’absence d’irrigation conduira à l’infarctus du myocarde ). [tableau très détaillé !]

Signes cliniques Pathogénie (mécanismes) Pathologie Douleur rétro-sternale à l’effort qui s’arrête au repos et avec vaso-dilatateurs coronariens (trinitrine)

Athérome coronarien → Sténose artérielle PARTIELLE → Ischémie transitoire, à l’effort → souffrance cellulaire par hypoxie, à l’effort = douleur à l’effort

ANGOR

Douleur rétro-sternale intense irradiant vers machoire et bras gauche. Douleur même au repos ne cédant pas aux vasodilatateurs coronariens

occlusion coronarienne → Sténose artérielle TOTALE → Ischémie permanente → anoxie = souffrance cellulaire puis mort cellulaire = nécrose

INFARCTUS DU MYOCARDE

IV = 8,6 pts IV-1 = 1 pt (doc 5) Habitudes alimentaires de M. X : L’apport calorique sur une journée est trop important et ses repas sont mal équilibrés. La ration alimentaire de M. X manque de fruits et légumes frais, de produits laitiers, est trop riche en protéines animales (poulet, œuf et lardons) et en glucides : glucides simples à index glycémique élevé (sucre, friandise, coca cola) mais aussi en féculents (pomme de terre, banane, lentilles) qui apportent des glucides complexes (index glycémique bas) IV-2 = 2,3 pts * Le saccharose est un glucide → un oside → un di-oside (= diholoside) *La digestion du saccharose se fait dans l’intestin grêle Enzyme = saccharase contenue dans le suc intestinal. La saccharase hydrolyse le diholoside en deux oses : 1 glucose + 1 fructose

Suite corrigé du bac blanc du 10/02/2009 page 2 * Doc6 Cavité buccale / bouche -16

1- Glandes salivaires Pharynx -15

2- Foie Œsophage-14

3- Vésicule biliaire Cardia (sphincter gastrique supérieur) -13

4- Canal cholédoque Estomac -12

5- Intestin grêle (duodénum + jéjunum + caecum)

Pylore (sphincter gastrique inférieur) -11

6- Appendice Pancréas -10

Côlon (côlon descendant) -9

Rectum -8

Orifice anal/anus/sphincter anal -7

IV-3 = 2,8 pts

IV-3-1 Description : Ce tableau indique la présence, dans les parties successives du tube digestif, de molécules de plus en plus petites : les protéines qui ont été ingérées, les peptides provenant de la simplification des protéines, les acides aminés qui sont le produit final de cette simplification. � Les protéines ingérées sont présentes de façon importante dans la bouche, puis leur quantité diminue dès le

passage dans l'estomac, pour n'être plus qu'à l'état de traces à partir du duodénum. � Les peptides, absents de la bouche, apparaissent dans l'estomac, puis de façon plus importante dans le

duodénum. Il n'en reste plus que des traces dans la suite de l'intestin. � Les acides aminés ne commencent à apparaître que dans le duodénum, et leur quantité augmente

considérablement dans le jéjunum et l'iléon. Il n'en reste que des traces dans le côlon. Interprétation : Ces données montrent l’hydrolyse des protéines en peptides dans l’estomac (l’enzyme protéolytique du suc gastrique est la pepsine) l’hydrolyse des protéines se poursuit dans le duodénum en même temps que l’hydrolyse des peptides en acides aminés le long de l’intestin grêle (protéases [trypsine et chymotrypsine] et peptidases sont des enzymes du suc intestinal et du suc pancréatique). L’intestin grêle est aussi le lieu de l’absorption intestinale des nutriments : au cours de leur transit dans l'intestin grêle les acides aminés (ainsi que des di- et tripeptides) vont traverser la paroi intestinale pour rejoindre le milieu intérieur : le sang. C’est pour cette raison qu’il n'en reste que des traces dans le côlon.

IV-3-2 Les protéines sont entièrement hydrolysées en deux étapes : dans l’estomac puis dans l’intestin grêle

IV-3-3

Analyse des tubes 1 à 5 : Les tubes contiennent tous des flocons de blanc d'oeuf en suspension dans l'eau, à 38°C. Si, après 6 heures, on observe toujours ces flocons en suspension, c'est qu'aucune réaction n'a eu lieu dans ces tubes. C'est donc seulement dans l'expérience 2 que l'ovalbumine a été digérée, puisque le contenu du tube est limpide. D'après le contenu du tube 2, on peut déduire que la digestion de l'ovalbumine est catalysée par une enzyme, la pepsine, en présence d'acide chlorhydrique. L'acide chlorhydrique seul (responsable du pH acide) n'a aucune action (tube 3) De même l'enzyme seule (sans HCl = pH7) ne permet pas la digestion (tube 4) L'enzyme n'agit pas non plus en présence de soude (base responsable du pH 10) (tube 5)

Conclusion : le pH optimal d'action de la pepsine est 2, c'est-à-dire un milieu acide.

Analyse des tubes 6 à 8 : Ces tubes ont le même contenu que le tube 2 où on avait observé la digestion de l'ovalbumine. On constate qu'à 100°C (tube 6) la pepsine est inactive. En effet, l'enzyme est une protéine, qui est dénaturée par une température trop élevée. A 0° (tube 7), la pepsine est également inactive. Par contre, en remettant ce dernier tube à 38°C (tube 8), la digestion est à nouveau réalisée. L'enzyme n'a donc pas été dénaturée à 0°, seulement inactivée.

Conclusion : la température optimale d'action de la pepsine est 38°C.

IV-4 = 2,5pt IV-4-1

Villosité intestinale -5

Entérocyte = Cellule épithéliale à bordure en

brosse -6

1-Muqueuse Capillaires sanguins -7

2- Sous-muqueuse Canal lymphatique borgne = chylifère -8

3- Musculeuse (couches musculaires circulaire et longitudinale)

Veinule mésentérique → veine porte -9

4- adventice / séreuse (=péritoine) Canal lymphatique mésentérique

(→ citerne de Pecquet) -10 Artère mésentérique → artériole-11

Cette structure histologique est localisée dans l’intestin grêle (les villosités augmentent la surface d’absorption des nutriments

IV-4-2 La voie d’absorption du cholestérol est la voie lymphatique (voir livre 1ère doc 2 p195)

IV-4-3 Le cholestérol est absorbé avec d’autres lipides sous forme de chylomicrons qui se retrouvent dans les chylifères des villosités. Le trajet de ces chylomicrons (et donc du cholestérol) jusqu’au foie est d’abord celui du flux lymphatique canalisé via le canal thoracique et qui s’abouche à la veine sous-clavière gauche. Les chylomicrons dans le sang passent alors de la veine cave supérieure au cœur droit puis dans la circulation pulmonaire, le cœur gauche, l’artère aorte et enfin l’artère hépatique qui irrigue le foie.

V = 1,9 pt V-1 = 0,7 pt Hypoxie Tabagisme actif : forme d’intoxication due à la consommation de tabac (essentiellement sous forme de cigarettes) : le fumeur aspire le courant primaire de fumée résultant de la combustion de la feuille de tabac : Le tabagisme actif est une intoxication volontaire et une toxicomanie. V-2 = 1,2 pt

V-2-1 Substance S = monoxyde de carbone (CO)

V-2-2 Le monoxyde de carbone se fixe sur l’hème de l’hémoglobine et ceci de manière irréversible empêchant le dioxygène de se fixer

V-2-3 Monsieur X présente une dyspnée après des efforts modérés car il a du mal à maintenir une distribution d’O2 optimale vers les tissus (de par la sténose de ses artères coronaires et des artères de ses membres inférieurs et l’ischémie révélée lors des efforts) Justification : Le monoxyde de carbone vient accentuer ce symptôme car il entraîne une hypoxémie ce qui aggrave l’hypoxie tissulaire et par retour la dyspnée. Remarque : la douleur à la marche de M.X ou les douleurs précordiales à l’effort pouvaient aussi être choisis