EPREUVE ECRITE D'ADMISSIBILITE

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1 CAPET BIOTECHNOLOGIES option biochimie - génie biologique concours interne Session 2004 EPREUVE ECRITE D'ADMISSIBILITE ETUDE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE Durée : 6 heures Calculatrice interdite Aucun document autorisé SUJET Les marqueurs biologiques de souffrance cardiaque et l infarctus du myocarde Un patient atteint de douleurs thoraciques rétrosternales aiguës et proche du malaise est admis aux urgences médicales. Un électrocardiogramme est effectué, ainsi que le dosage de marqueurs biochimiques spécifiques comme la troponine Ic et la CK-MB. Un questionnaire rapide révèle une infection streptococcique récente ainsi qu une hypercholestérolémie ancienne et mal traitée. Un début d infarctus favorisé par l excès de cholestérol et /ou l infection bactérienne est suspecté. 1. Anatomie et physiologie cardiaques 1-1. Le cœur Le document 1 représente une coupe schématique du cœur Donner le nom des éléments numérotés de 1 à 12 sur le document Présenter les deux types de valvules cardiaques et expliquer leur rôle Nommer les vaisseaux qui assurent la nutrition du myocarde Cellules cardiaques Le document 2 représente schématiquement une coupe de cellules cardiaques Donner le nom des éléments numérotés de 1 à 4 sur le document 2.

2 Préciser les caractéristiques structurales du tissu myocardique La révolution cardiaque Le document 3 représente les différents enregistrements obtenus au cours d un cycle cardiaque : - la variation de la pression, mesurée à l aide de sondes, dans les cavités de l hémicoeur gauche et dans l aorte; - la variation du volume ventriculaire (quantité de sang contenue dans le ventricule gauche) au cours du même cycle ; - un phonocardiogramme : enregistrements des bruits du cœur. Ces enregistrements permettent de définir les différentes phases du cycle cardiaque Indiquer l origine des bruits du cœur Déduire de l analyse de ces trois enregistrements les différentes phases du cycle cardiaque et préciser pour chacune d elles les phénomènes observés Définir et déterminer la fréquence cardiaque Définir et calculer le débit cardiaque. 2. L infarctus du myocarde et son diagnostic 2-1. Il peut arriver qu une artère irriguant le myocarde soit obturée par un caillot sanguin. Il en résulte une nécrose irréversible de la zone myocardique normalement irriguée par cette artère Expliquer la genèse de cette nécrose Donner la composition du caillot sanguin Indiquer les principales réactions intervenant dans la formation du caillot sanguin L électrocardiogramme (ECG) L ECG est un examen simple susceptible de renforcer le diagnostic. Le document 4 représente l ECG d un individu normal (figure a) et celui d un individu atteint d un infarctus (figure b) Présenter le principe de l ECG Identifier les différentes phases de l enregistrement de la figure a. Préciser à quels phénomènes elles correspondent Mettre en relation chacune des phases de l ECG avec celles du fonctionnement cardiaque Analyser la figure b. 3. Les marqueurs cardiaques : troponines et CK-M 3-1. Les troponines Les troponines existent sous trois formes : la troponine C, la troponine T et la troponine I. Les isoformes cardiaques des troponines T et I ne sont pas exprimés dans les autres muscles. Indiquer la nature chimique et la fonction des troponines La troponine I cardiaque figure parmi les nouveaux marqueurs de souffrance cardiaque utilisés par les biologistes. Donner la définition d un marqueur biologique. Préciser les critères de sélection d un bon marqueur.

3 Le dosage de l isoforme cardiaque de la troponine I (TnIc) est un immunodosage sandwich à deux sites utilisant une technologie chimioluminescente directe et des quantités constantes de deux anticorps. La fiche technique du dosage de la TnIc figure dans le document 5. A l aide d un schéma, donner le principe général de ce type de dosage. Représenter la courbe correspondant à la quantité de TnIc en fonction du nombre d unités relatives de lumière (RLUs) Les marqueurs enzymatiques de souffrance cardiaque Les enzymes utilisées comme marqueurs de souffrance cardiaque sont : - l aspartate aminotransférase (ASAT ou TGO) ; - la lactate déshydrogénase (LDH) ; - la créatine kinase (CK). On observe une augmentation de la concentration d activité catalytique de ces enzymes après un infarctus. Expliquer cette augmentation. Ecrire la réaction catalysée par chacune de ces enzymes La créatine kinase est une enzyme dimérique constituée de deux types de monomères : M et B. Citer les différentes structures possibles de la CK. Chaque structure correspond à une isoenzyme. Définir ce terme Préciser l intérêt du dosage de la CK-MB dans le diagnostic et le suivi d une souffrance cardiaque Autres marqueurs de souffrance cardiaque La myoglobine est un autre marqueur de souffrance cardiaque utilisé en routine depuis longtemps. Indiquer l intérêt du dosage de cette molécule par rapport aux marqueurs précédemment cités. 4. Un facteur de risque : le cholestérol 4-1. Indiquer la formule développée du cholestérol (3_-hydroxy-5 cholestène) Le cholestérol peut être sous forme libre ou estérifiée. Ecrire la forme estérifiée par un acide gras (R-COOH). Quelle est la forme la plus hydrophobe? 4-3. Le cholestérol est transporté dans le plasma sanguin lié à différentes lipoprotéines. Citer les principales lipoprotéines plasmatiques. Donner les caractéristiques et les propriétés permettant de les différencier. Préciser quelle est la forme la plus athérogène (susceptible de provoquer des plaques d athérome) Pour séparer les différentes lipoprotéines plasmatiques, on peut effectuer une électrophorèse sur un gel d agarose ou sur un gel de polyacrylamide. Expliquer la différence entre ces deux gels. En tenant compte de la nature du support, schématiser le résultat obtenu : polarisation, dépôt, noms des différentes fractions. Justifier leur position par rapport à la ligne de dépôt Afin d évaluer le risque de développer une maladie coronarienne, on effectue le dosage du cholestérol total d une part et du cholestérol HDL d autre part. Indiquer le rôle principal des HDL dans le métabolisme du cholestérol.

4 Le document 6 présente la fiche technique biomérieux permettant le dosage du cholestérol total par méthode enzymatique Ecrire la séquence des réactions intervenant dans ce dosage Justifier la présence de cholate de sodium dans le milieu réactionnel Proposer une modification à apporter à la méthode pour doser le cholestérol libre Indiquer s il s agit d un dosage de substrat en point final ou en cinétique. Justifier la réponse Présenter le calcul permettant de déterminer la cholestérolémie en mmol/l. 5. Les endocardites infectieuses Les endocardites infectieuses peuvent être définies comme une atteinte infectieuse de l endocarde, elles sont essentiellement localisées au niveau des valvules Le document 7 présente la distribution des micro-organismes responsables des endocardites infectieuses. A partir des informations données et des connaissances acquises, indiquer les différentes portes d entrée possibles pour ces micro-organismes Les hémocultures sont le principal examen de référence dans les cas d endocardite infectieuse. Elles permettent, dans la plupart des cas, d isoler le germe responsable Donner le principe de l hémoculture, présenter les étapes de sa réalisation Indiquer et justifier les précautions à prendre lors de la réalisation de cet examen Les streptocoques sont les bactéries les plus fréquemment rencontrées dans les endocardites, leur identification repose, entre autres critères, sur la recherche de l hémolyse produite sur une gélose Columbia additionnée de sang de cheval. Décrire les différents types d hémolyse révélés sur ce milieu Le sérogroupage La confirmation de l identification d un streptocoque est obtenue, classiquement, par un sérogroupage. Il s agit d une agglutination active Présenter la structure antigénique de la paroi des streptocoques. Indiquer sur quel antigène repose le sérogroupage Indiquer pourquoi il faut traiter l échantillon avec une enzyme d extraction avant de réaliser le sérogroupage Définir l agglutination active Donner un autre type d agglutination utilisé en biologie et citer un exemple d utilisation Titrage des anticorps antistreptolysine Dans le cas d une hémoculture négative, on réalise un sérodiagnostic par titrage des antistreptolysines O (ASLO). Ces anticorps sont dirigés contre une toxine, la streptolysine O, élaborée par les streptocoques du groupe A et quelques souches des groupes C et G. Cette toxine possède la propriété de lyser les hématies. Le document 8 est un extrait de la fiche technique du dosage des ASLO Donner le principe de la technique Indiquer l intérêt du témoin hématies. Le sérum à analyser ne doit pas présenter de signes d hémolyse. Préciser pourquoi Indiquer comment recueillir et traiter le sang du malade pour obtenir le sérum à analyser On dispose d un sérum dont le titre est de 300. a) Décrire, en les justifiant, l aspect d un résultat positif et celui d un résultat négatif.

5 b) Schématiser dans un tableau l aspect des cupules 1 à 8 à la fin de la manipulation. c) Interpréter ce résultat. 6. Le traitement de l infarctus du myocarde 6-1. Le traitement d urgence de l infarctus du myocarde Il consiste en un traitement thrombolytique qui permet d augmenter localement le processus normal de fibrinolyse et de limiter l étendue de l infarctus en voie de constitution. Indiquer les étapes de la fibrinolyse physiologique Afin d éviter des récidives, les patients doivent prendre régulièrement certains médicaments comme l acide salicylique (aspirine), des anticoagulants (héparine), des bêta-bloquants. Documents fournis Indiquer à quel niveau l aspirine intervient Décrire le mode d action in vivo de l héparine Indiquer les risques liés à une héparinothérapie. Document 1 : coupe schématique du cœur. Document 2 : interprétation schématique d une coupe de cellules cardiaques. Document 3 : enregistrements au cours d un cycle cardiaque. Document 4 : ECG normal et pathologique. Document 5 : fiche technique du dosage de TnIc. Document 6 : fiche technique «Biomérieux» dosage total du cholestérol. Document 7 : distribution des micro-organismes responsables des endocardites infectieuses. Document 8 : fiche technique du titrage des anticorps antistreptolysine O par un test rapide en barrette.

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11 Document 7 Distribution des micro-organismes responsables d endocardites infectieuses (enquête française 1999) Streptocoques 58 % streptocoques oraux 17 % streptocoques du groupe D 25 % Streptococcus pyogenes 6 % entérocoques 7 % autres streptocoques 2% Staphylocoques 29 % Staphylococcus aureus 23 % staphylocoques coagulase négative 6 % Autres microorganismes 5 % Deux microorganismes ou plus 3 % Pas de microorganisme identifié 5 %

12 Réactifs Document 8 Fiche technique du titrage des anticorps antistreptolysine O par un test rapide en barrette. Réactifs Composition Réactif 1 Streptolysine O : en quantités croissantes au fond des puits Réactif 2 Réducteur : dithiothréitol (DTT) Reprendre par 6 ml de R4 Agiter jusqu à reprise totale Réactif 3 Contrôle positif à 400 UI/mL A utiliser comme le sérum de patient Réactif 4 Tampon phosphate-nacl ph 6,6 Prêt à l emploi Réactif auxiliaire Conservation à 2-8 C. Mode opératoire Hématies de lapin Suspension à 50 % Préparer une suspension à 2 % 1. Ramener les réactifs et les sérums à tester à température ambiante (18-25 C). 2. Diluer les sérums à tester au 1/100 dans le réducteur R2 : 10 µl de sérum + 1 ml de R2. 3. Prélever le nombre de barrettes nécessaire et les placer sur le support. 4. Répartir 75 µl de la dilution de sérum dans chaque puits de la barrette. Agiter le support par tapotement manuel latéral pendant 1 min. 5. Incuber 15 min à température ambiante (18-25 C). 6. Répartir 75 µl d hématies de lapin diluées dans chaque puits des barrettes. Agiter doucement pour homogénéiser. 7. Incuber 1h15 à 1h30 à température ambiante (18-25 C) à l abri de la dessiccation. Lecture Sortir la barrette du support. Effectuer la lecture en observant la barrette latéralement. Témoin Hématies (cupule 8) : il ne doit pas présenter d hémolyse. Témoin Streptolysine : les hématies doivent être totalement hémolysées. Titre du sérum : noter la dernière cupule ne présentant pas d hémolyse. Le titre en UI/mL correspondant à cette dernière cupule est indiqué dans le tableau suivant : N cupule Titre en UI/mL >1200 Témoin Hématies Témoin Streptolysine Si le titre du sérum est supérieur ou égal à 1200 UI/mL, refaire le titrage à partir d une dilution au 1/1000 et multiplier par 10 les valeurs du tableau pour déterminer le titre du sérum. Interprétation Les infections dues aux streptocoques du groupe A peuvent être suivies de nombreuses et sévères complications dont le rhumatisme articulaire aigu et la glomérulonéphrite aiguë. Le diagnostic

13 biologique d une streptococcie récente ou en cours est essentiellement d ordre immunologique, notamment au moment où le germe responsable ne peut plus être retrouvé bactériologiquement. Les antistreptolysines O sont les anticorps les plus couramment recherchés. Dans 80 % des infections streptococciques, le taux en ASL s élève au-delà de 200 UI/mL, valeur définie comme limite pathologique

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