Exploration et stratégie thérapeutique de certaines pathologies mitochondriales, bac ST2S Réunion 2023.

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Exercice 1 : Acide lactique et acidose (10 points)
Les maladies mitochondriales peuvent provoquer une acidose lactique qui est une surproduction d’acide lactique pouvant entraîner une acidification du sang et des tissus générant des troubles cardiaques.
La formule semi-développée de l’acide lactique est donnée.
1. Écrire la formule brute de l’acide lactique et calculer la masse molaire Ma de l’acide lactique.
Données :
Masses molaires atomiques M(C) = 12 g·mol-1 ; M(H) = 1,0 g·mol-1 ; M(O) = 16 g·mol-1.
M(C3H6O3) =3 x12 +6 +3x16=90 g/mol
2. Recopier la formule semi-développée de l’acide lactique sur la copie. Entourer et nommer les groupes fonctionnels présents dans cette molécule.


3. Indiquer en justifiant si les deux représentations ci-dessous correspondent à la même molécule. Préciser le nom donné à un couple de molécules possédant cette propriété.

Couple d'énantiomères. ( présence d'un atome de carbone asymétrique).
Les valeurs normales de la concentration en masse de l’acide lactique dans le sang sont comprises entre 50 et 180 mg·L-1. L’analyse de sang d’un patient atteint d’une maladie mitochondriale révèle une concentration d’acide lactique égale à
C = 2,8 mmol·L-1.
4. Déterminer si ce patient souffre d’une surproduction d’acide lactique.
 2,8 x90=252 mg / L, valeur supérieure à 180 mg / L.
Ce patient souffre d’une surproduction d’acide lactique.
5. Dans le corps humain, la production d’acide lactique est issue d’une réaction d’oxydoréduction faisant intervenir l’acide pyruvique selon la demi-équation électronique suivante :
Acide pyruvique + 2H+ + 2e− = Acide lactique
Préciser si, dans cette demi-équation électronique, l’acide lactique est un oxydant ou un réducteur. Justifier.
L'acide pyruvique gagne deux électrons, c'est un oxydant qui se réduit.
L'acide pyruvique est l'oxydant du couple acide pyruvique / acide lactique.
6. L’acide lactique est aussi un acide selon Brönsted. Définir cette propriété.
L'acide lactique est susceptible de céder un proton H+. Il joue le rôle d'acide.
7. Écrire l’équation de la réaction acido-basique qui se produit entre l’acide lactique noté HA et l’eau.
AH aq + H2O(l) = H3O+aq + A-aq.

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 Pathologies cardiaques et scintigraphie (10 points)
Les maladies mitochondriales peuvent se traduire par des complications cardiaques. La scintigraphie myocardique est un examen qui permet d’évaluer la qualité de l’irrigation sanguine par les artères.
Cet examen utilise des traceurs radioactifs comme le technétium-99m se fixant sur le myocarde ventriculaire.
1. Donner la composition d’un noyau de molybdène-99 de symbole 9942Mo.
42 protons et 99-42 = 57 neutrons.
2. L’équation de la désintégration du molybdène-99 est : 9942Mo →9943TCm+0-1e.
Identifier le type de désintégration que subit le molybdène-99.
Désintégration de type ß- ( un électron est émis).
3. En rappelant la définition de noyaux isotopes, indiquer si 9942M et 9943TCm sont isotopes d’un même élément.
Deux isotopes ne diffèrent que par leur nombre de neeutrons. Ils ont le même numéro atomique.
9942M et 9943TCm ne sont pas isotopes d’un même élément.
Le technetium-99m émet un rayonnement de longueur d’onde l = 8,9 × 10-12 m.
4. En précisant la relation utilisée, montrer que la fréquence f de ce rayonnement est de l’ordre de 3 × 1013 MHz.
fréquence= c / l = 3 108 / (8,9 10-12) =3,37 1019 Hz ~3 1013 MHz.
Donnée : Vitesse de la lumière dans le vide ou dans l’air c = 3,00 × 108 m·s-1. On rappelle que 1 MHz = 106 Hz.
5. Indiquer à quel domaine du spectre des ondes électromagnétiques appartient ce rayonnement.

La courbe de décroissance du technétium-99m au cours du temps est donnée ci-dessous :

6. Préciser ce que représente l’activité d’un échantillon radioactif.
L'activité est le nombre de désintégration se produisant en une seconde.
7. Définir la période ou demi-vie radioactive d’un radioélément.
La période est la durée au bout de laquelle l'activité initiale est divisée par 2.
8. Déterminer la demi-vie t½ du technétium-99m. Expliquer par un schéma simplifié représenté sur la copie, la méthode utilisée pour cette détermination.

9. Un échantillon radioactif est considéré comme inactif au bout de 20 périodes ou demi-vies. Justifier que le technétium-99m, une fois fabriqué, ne puisse être utilisé que pendant quelques jours.
20 périodes = 20 x6 = 120 heures ou 120 / 24=5 jours.
10. Indiquer la durée au bout de laquelle, l’activité de l’échantillon est divisée par 16. On rappelle que 16 = 24.
A chaque période, l'activité est divisée par 2.
4 périodes.

  
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