La prématurité, cystéine et taurine, acide lactique, bac ST2S Polynésie 2017 .


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Exercice 1. Eléments de prise en charge du nourrisson prémmaturé. (8 points)
Partie 1 : Traitement de l'ictère du nourrisson par photothérapie.
Jaunisse du nourrisson
L'ictère physiologique (communément appelé « jaunisse ») est une pathologie présente chez
plus de 90 % des nouveau-nés prématurés. A cause de l'immaturité du foie, un pigment jaune,
la bilirubine, s'accumule dans le sang et colore la peau. Présente en trop grande quantité dans
l'organisme, la bilirubine s'avère toxique pour le cerveau du bébé avec un risque élevé de
séquelles neurologiques.
Pour diminuer le taux de bilirubine il existe un traitement utilisant la lumière appelé photothérapie. Le nourrisson est exposé à une lumière bleue absorbée par la bilirubine, ce qui conduit à l’élimination de celle-ci par voie rénale.
Deux dispositifs utilisés en néonatalogie
Dispositif A :
- Source lumineuse : rampe de LED de haute puissance
- Longueur d'onde : 460 nm
- Puissance électrique : 80 W
- Masse : 90 kg.
Dispositif B :
- Régulation température : • air 20 °C à 39 °C
• cutanée de 35 °C à 38 °C
- Chauffage radiant par émetteur infrarouge à quartz.
- Puissance de chauffe : 600 W.
- Chauffage homogène sur tout le plan de couchage.
- Masse: 93 kg.
1.1. Sur l'axe représenté, faire apparaître dans les différents domaines de longueurs d'ondes les longueurs d'ondes suivantes : rayons X, infrarouges (IR), lumière visible, ultraviolets (UV).

1.2. Parmi les deux dispositifs présentés, indiquer celui qui est adapté au traitement de la jaunisse par photothérapie. Justifier la réponse.
Le nourrisson est exposé à une lumière bleue ; les longueurs d'onde de la lumière bleue sont voisines de 460 nm. Le dispositif A convient.
1.3. Calculer l'énergie EA transportée par un photon émis par le dispositif A.
EA = h c / l = 6,62 10-34 x3,00 108 / (460 10-9)=4,32 10-19 J.
1.4. Montrer que l'énergie d'un photon émis par le dispositif B est inférieure à celle d'un photon émis par le dispositif A.
Les longueurs d'onde des infrarouges sont supérieures à celles de la lumière bleue.
L'énergie d'un photon est inversement proportionnelle à la longueur d'onde.
Plus la longueur d'onde est grande, plus l'énergie du photon est faible.
Partie 2 : Alimentation du prématuré.
L'établissement de la nutrition chez le nouveau-né prématuré reste un défi en néonatologie. A cause de l'immaturité de son système digestif, le bébé peut être temporairement nourri par voie intraveineuse : on parle d'alimentation parentérale. La solution nutritive est injectée directement dans le vaisseau sanguin via un cathéter, une pompe assurant un débit constant (au maximum 20 mL·h-1).
Données : 1,0 L = 1,0×10-3 m3 ; 1,0 mm2 = 1,0×10-6 m2
2.1. Le débit volumique d'un liquide est exprimé par la relation : D= V / Δt.
Préciser la signification des grandeurs symbolisées par V et Δt.
2.2. Donner les unités dans le système international de D, V et Δt.
V : volume de liquide ( m3) ; Dt  : durée de l'écoulement en seconde ; D : débit en m3 s-1.
2.3. La pompe utilisée ici impose un débit de 3,5×10-9 m3·s-1.
Montrer par le calcul qu'il faut environ 20 heures pour vider une poche de solution nutritive de 0,25 L de contenance.
Dt = V / D =0,25 10-3 / (3,5 10-9) = 7,14 104 s ou 7,14 104 / 3600 =19,84 h~ 20 herures.
2.4. La relation qui lie le débit D, la vitesse v de la solution nutritive et la section S du tuyau de la perfusion est : D=v∙S Le tuyau ayant une section de 0,38 mm2, calculer la vitesse d'écoulement du liquide en m·s-1.
v = D / S = 3,5 10-9 / (0,38 10-6) =9,2 10-3 m s-1ou 0,92 ~ 1 cm s-1).
2.5. Choisir le type de vaisseau sanguin qui possède une valeur de vitesse d’écoulement proche de celle calculée à la question précédente.
Capillaires.
....

.....
3. Tension artérielle du nourrisson.
On utilise un tensiomètre pour connaitre la tension artérielle exprimée en millimètre de mercure, afin de diagnostiquer l’état d'hypotension chez le nouveau-né.
La norme médicale considère qu’il y a hypotension chez le nouveau-né à partir d’une valeur de pression sanguine minimale psanguine égale à 1052×102 Pa.
On mesure T, la tension artérielle d’un enfant né 5 semaines avant le terme. La valeur minimale mesurée est de 32,00 mmHg.
Données : patmosphérique = 1013×102 Pa ; 1,00 mmHg = 133 Pa.
3.1. Convertir la tension artérielle minimale de l'enfant prématuré en pascal.
32,00 x133 =4,26 103 Pa.
3.2. Parmi les propositions suivantes, recopier la relation qui permet de calculer la tension artérielle en un point de l'appareil circulatoire :
Proposition 1 :
T = psanguine.
Proposition 2 : T = patmosphérique – psanguine
Proposition 3 : T = psanguine - patmosphérique. Vrai.
3.3. Déterminer si le bébé prématuré pris en charge par le service de néonatalogie devra subir un traitement contre l'hypotension. Justifier la réponse.
psangine = T +patmosphérique = 4,26 103 +1013 102 = 1056 102 Pa.
Cette valeur étant supérieure à 1052 102 Pa, le bébé n'est pas en hypotension.

Exercice 2 : Étude d'une solution nutritive (6 points)
Les solutions d'acides aminés utilisées en pédiatrie ont une composition spécifique. Les solutions
pour prématurés ont, par exemple, une concentration élevée en taurine et en cystéine ; ces deux
molécules étant considérées comme essentielles pour cette population (elles ne le sont pas chez
l'adulte).
La poche de solution nutritive de 0,250 L contient 5,07 g de cystéine et 30,0 mg de taurine.
1.1. Citer parmi les deux molécules ci-dessus, celle-qui appartient à la famille des acides a-
aminés. Justifier la réponse.
Un acide a-aminé possède une fonction amine et une fonction acide carboxylique portées par le même carbone. C'est le cas de la cystéine. La taurine ne possédant pas de fonction acide carboxylique, n'est pas un acide aminé.
1.2. Définir un carbone asymétrique.
Un atome de carbone asymétrique est un atome de cabone tétragonal lié à 4 atomes ou groupes d'atomes différents.
1.3. Repérer par un astérisque (*) sur la formule de la cystéine le ou les carbone(s) asymétrique(s).
1.4. Donner la représentation de Fischer de la L-cystéine.





2. Le dipeptide Leu-Cys est obtenu par condensation de la leucine et de la cystéine.
2.1. Entourer la liaison peptidique.
2.2. Nommer le groupe fonctionnel qui correspond à la liaison peptidique.

2.3. Compléter l'équation de la réaction d'hydrolyse du dipeptide Leu-Cys.

2.4. Représenter la formule semi-développée du dipeptide Cys-Leu.

2.5. Calculer la masse molaire moléculaire de la taurine.
Formule brute : C2H7NSO3 ; M = 2 x12 +7 +14 +32 +3 x16 = 125 g / mol.
2.6. Déterminer la concentration molaire en taurine de la solution nutritive.
n= m / M =  30 10-3 / 125 = 2,4 10-4 mol dans 0,25 L.
Concentration de la taurine : 2,4 10-4 / 0,25 = 9,6 10-4 mol / L.










Exercice 3 : Étude d'une émulsion lavante adaptée aux prématurés. (6 points)
La toilette du nouveau-né a pour but de maintenir un état d’hygiène satisfaisant pour prévenir des risques infectieux mais aussi favoriser le bien-être du bébé. Pour le nourrisson né cinq semaines avant le terme, la toilette complète se fait en couveuse, deux fois par semaine, à l'aide d'une émulsion lavante sans savon. Cette émulsion à base d'acide lactique a un pH de 3,5.
1. Étude du couple de l'acide lactique
1.1. Justifier que l’acide lactique est un acide selon la théorie de Brönsted.
L'acide lactique CH3-CH(OH)-COOH est susceptible de céder un proton et de donner l'ion lactate.
1.2. Ecrire la formule développée de l'ion lactate.
1.3. Tracer le diagramme de prédominance du couple AH / A-.

1.4. En déduire l’espèce chimique majoritairement présente dans l'émulsion lavante pour nourrisson.
A pH inférieur à pKa la forme AH prédomine.
1.5. Calculer la concentration molaire en ion oxonium H3O+ de l’émulsion.
[ H3O+]= 10-3,5 = 3,16 10-4 ~3,2 10-4 mol / L.

2. Oxydation de l'acide lactique
Une solution acidifiée de permanganate de potassium permet d'oxyder l'acide lactique en acide pyruvique. Cette transformation est réalisée à l'aide d'un montage de chauffage à reflux.

2.1. Parmi les trois montages présentés ci-dessous, choisir celui qui correspond à la transformation étudiée.

Montage B.
2.2. Donner deux arguments justifiant l'utilisation d'un tel montage.
La température est un facteur cinétique. En travaillant à température plus élevée, la réaction est plus rapide. On évite les pertes de matière, les vapeurs se condensent dans le réfrigérant et retombent dans le milieu réactionnel.
On suppose que lors de cette manipulation, la totalité de l'acide lactique initialement introduit a été transformée en acide pyruvique.
On neutralise le milieu réactionnel en ajoutant une solution d’hydroxyde de sodium avant de réaliser deux tests caractéristiques.
2.3. Donner le sens de variation du pH dans le mélange réactionnel lors de l’ajout de la solution d’hydroxyde de sodium.
L'hydroxyde de sodium est une base. Elle consomme les ions H3O+ présents dans le milieu réactionnel. [ H3O+] diminue et le pH augmente.
Ensuite, on réalise le test à la 2,4-DNPH puis le test à la liqueur de Fehling.
2.4. Décrire ce que l’on observe lorsque le test à la 2,4-DNPH est positif.
En présence du groupe carbonyle des aldehyde ou des cétones, la DNPH donne un précipité jaune.
2.5. Justifier que le test à la 2,4-DNPH est positif sur l'acide pyruvique.
L'acide pyruvique possède une fonction cétone.
2.6. Donner le résultat du test à la liqueur de Fehling avec l'acide pyruvique. Justifier.
La liqueur de Fehling donne un test positif avec un aldehyde et un test négatif avec une cétone. Ce test est négatif avec l'acide pyruvique.

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