Scintigraphie, infarctus du myocarde, Analyse de biologie médicale 20168

Partie A : Scintigraphie du myocarde :
1. Production du technétium 99m.
Le traceur radioactif appelé technétium-99m (99^mTc) correspond à un noyau de technétium-99 pris dans un état excité. C’est un isotope du technétium 98. Le technétium 99^mTc est produit peu de temps avant l’intervention médicale à partir d’un noyau père
radioactif ß^-.
Q1. Rappeler la définition de deux isotopes.
Deux isotopes ne diffèrent que par leur nombre de neutrons. Ils ont le même numéro atomique.
Q2. Donner la composition du noyau de technétium-99. ⁹⁹₄₃Tc.
43 protons et 99-43 = 56 neutrons.
Q3. Ecrire l’équation de la désintégration radioactive conduisant au technétium-99m en précisant les règles utilisées et en identifiant, par son symbole et son nom le noyau père.
⁹⁹₄₂Mo --->₄₃⁹⁹Tc +⁰_-1e.
Conservation du nombre de nucléons : 99 = 99 +0 ; conservation de la charge : 42 = 43-1.
2. La désintégration du technétium 99m
Normalement, les états excités retournent à l'état normal au bout d'une fraction de seconde. Il arrive exceptionnellement que la transition soit très ralentie. Le technétium 99^mTc (état excité du ⁹⁹Tc) émet alors un rayonnement pour se désexciter et se trouve sous la forme de technétium 99 (⁹⁹Tc). La réaction de désexcitation est donnée par l’équation :
^99mTc ---> ⁹⁹Tc + rayonnement.
Le noyau de technétium ⁹⁹Tc est lui-même radioactif et conduit à un noyau de ruthénium stable.
Q4. En s’aidant des données, justifier que la réaction de désintégration en ruthénium du noyau de technétium ⁹⁹ Tc ne perturbe pas la mesure au cours de l’examen.
La demi-vie du technétium ⁹⁹ Tc ( 212 000 ans) est très supérieure à la demi-vie (période radioactive) du technétium excité ^99m Tc : 6 heures
Lors de la désintégration du technétium 99m le rayonnement émis possède une énergie E de 140 keV (kilo électronvolts).
Q5. Calculer la longueur d’onde l de ce rayonnement dans le vide.
140 keV = 140 10³ x1,6 10^-19 =2,24 10^-14 J.
l = hc / E = 6,63 10^-34x3,00 10⁸ / (2,24 10^-14) =8,88 10^-12 m.
Q6. A partir du spectre électromagnétique représenté ci-dessous, indiquer à quel domaine des ondes électromagnétiques ce type de rayonnement appartient. Ce dernier est-il en accord avec l’extrait du texte de la fédération française de cardiologie ?

accord avec le texte " un détecteur enregistre, via des rayons gamma..."
3. Scintigraphie myocardique.
Lors d’une scintigraphie myocardique, une solution de sel de technétium 99m est utilisée. Cet examen nécessite l’injection par voie intraveineuse d’une solution d’activité A de 150 MBq. On visualise les premières images du coeur quelques minutes seulement après
l’injection.
Q7. Au bout de combien de temps l’activité aura-t-elle diminué de 80% dans le corps du patient ?
l = ln(2) / 6 =0,1155.
A = A₀ exp(-lt) ; ln(A₀ /A = lt ; t = ln (1/0,8) / 0,1155 = 1,93 h = 1 h 56 min.

Partie B : Diagnostic (Dosage de la créatine kinase CK).
La créatine kinase (CK) est une enzyme impliquée dans l’apport de l’énergie de différents tissus en catalysant de façon réversible la production d’ATP et de créatine à partir d’ADP et de créatine phosphate. Elle existe sous trois formes appelées CPK-BB dans le cerveau, CPK-MB dans le coeur et CPK-MM dans les muscles. Sa détermination présente un intérêt dans le diagnostic d'infarctus du myocarde (augmentation de la fraction MB). En cas d’infarctus du myocarde, la concentration d’activité catalytique de la CK s’élève dès la quatrième heure, atteignant son maximum vers la vingt-quatrième heure (10 fois la normale en moyenne) pour revenir à la normale dès la quarante-huitième heure. La concentration d’activité catalytique de la CK est déterminée par une technique
cinétique linéaire. Cette méthode utilise trois réactions successives et met en jeu un suivi photométrique à 340 nm :
créatine phosphate + ADP = ATP + créatine (1)
ATP + glucose = glucose-6-P + ADP (2)
glucose-6-P + NADP⁺ = gluconate-6-P +NADPH +H⁺(3).
(1) : réaction qui fait intervenir l’enzyme CK que l’on étudie
(2) : réaction auxiliaire qui permet de doser la production d’ADP
(3) : réaction indicatrice avec formation de NADPH
Le composé NADPH est le seul composé qui absorbe dans les conditions du dosage. Le biotechnologue montre que la vitesse de formation initiale de NADPH est proportionnelle à l’activité enzymatique de la créatinine kinase CK et connait le coefficient
de proportionnalité pour déterminer l’activité correspondante.
Q8. Le spectre d’absorbance des espèces NADP⁺ et NADPH étant donnés ci-dessous, justifier le choix de la longueur d’onde de 340 nm.

Seul NADPH présente un maximum d'absorption à 340 nm.
Dans cette étude, la vitesse volumique de la réaction (3) s’exprime par v =d [ NADPH] / dt.,
[NADPH] étant la concentration molaire volumique de NADPH.
Q9. Enoncer la loi de Beer-Lambert en précisant les termes utilisés et un système d’unités cohérent.
A= elc ( A est l'absorbance ou densité optique)
où e est un coefficient caractéristique de la substance appelé coefficient d'absorbance (L mol^-1 cm^-1), l est l'épaisseur de la cuve (cm) et c la concentration de la solution (mol/L).
La vitesse volumique de la réaction (3) peut également s’écrire v= k [NADP⁺]^a, a étant l’ordre de la réaction. On cherche à déterminer l’ordre de cette réaction. Pour cela, on extrait quelques mesures expérimentales, reprises ci-dessous.

temps ( min )	absorbance A	ln(A)	1/ A
1,5	0,424	-0,86	2,36
2,5	0,594	-0,52	1,68
3,5	0,765	-0,27	1,31
4,5	0,935	-0,067	1,07

Q10. En s’aidant des mesures expérimentales du tableau ci-dessus, et en utilisant une méthode au choix, donner l’ordre de la réaction (3). Justifier la réponse.
[NADPH] est proportionnelle à l'absorbance A.
v = - d[ NADPH] /dt =- k [NADPH]^a ; dA /dt = k 'A^a ;
Dans l'hypothèse d'un ordre 1 : ln(A ) -ln (A₀)= k ' t .
Dans l'hypothèse d'un ordre 2 : 1 / A -1/A₀= k' t .

Ces courbes ne sont pas des droites. Les deux hypothèses ci dessus sont rejetées.
Dt = 2,5-1,5 = 1 min ; DA = 0,594-0,424 = 0,17.
Dt = 3,5-1,5 = 2 min ; DA = 0,765-0,424 = 0,341.
Dt = 4,5-1,5 = 3 min ; DA = 0,935-0,424 = 0,511.
La variation de concentration est proportionnelle au temps ; on retient l'ordre zéro.