Chimie, marqueur radioactif, produit de contraste, vitamine C,  Bac ST2S Métropole, Antilles 9 / 2022.
Dépistage de la maladie de Huntington et suivi des malades

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Le fluor 18, un traceur radioactif .
Le fluor 18, noté 18F, est un isotope du fluor. Il est utilisé en médecine nucléaire comme radio-traceur intégré dans des molécules de glucose modifiées. La solution de glucose marqué au fluor 18 est injectée au patient pour l’examen. La période radioactive (ou demi-vie) du fluor 18 vaut T½ = 110 min. Il est le siège d’une désintégration radioactive de type β + . On admet que la radioactivité de l’échantillon injecté devient inactive au bout de 20 périodes radioactives (ou demi-vies) écoulées.

1. Définir l’expression « noyaux isotopes ».
Des noyaux isotopes ne diffèrent que par leur nombre de neutrons ; ils ont le même numéro atomique Z.
2. Donner la composition du noyau 189F d’un atome de fluor 18.
9 protons ; 18-9 = 9 neutrons.
 L’équation de la réaction de désintégration nucléaire du fluor 18 s’écrit :189F →AZ X +01e + γ
3. Donner le nom de la particule 01e émise par le fluor 18 lors de sa désintégration β + .
Positon.
 4. Identifier parmi les noyaux suivants le noyau fils AZ X émis lors de la désintégration du fluor 89F . Justifier ce choix. 188O ; 198O ; 1910Ne ; 2010Ne.
Conservation du nombre de nucléons : 18 = A ;
conservation de la charge : 9 = Z+1 soit Z = 8. Donc 188O.
5. Donner la définition de la période radioactive (ou demi-vie) T1/2 d’un radio-traceur.
Durée au bout de laquelle l'activité initiale est divisée par 2.
 6. Déterminer le temps au bout duquel l’activité d’un échantillon de fluor 18 est divisée par 8 par rapport à sa valeur initiale.
8 = 2 3 soit trois demi vie ou 3 x110 = 330 min.
 7. L’activité initiale du produit injecté est de 400 MBq. Déterminer une valeur approchée de l’activité résiduelle 12 heures et 50 minutes après l’injection, c’est-à-dire après 7 périodes radioactives du fluor 18.
L'activité initiale est divisée par 27 =128.
400  / 128 ~3,1 MBq = 3,1 106 Bq.
 8. L’activité radioactive naturelle du corps humain est de l’ordre de 120 Bq par kilogramme de masse corporelle. Elle est due à l’ingestion d’aliments contenant naturellement des éléments radioactifs. Justifier pourquoi il est conseillé au patient ayant subi l’examen d’imagerie médicale d’éviter un contact étroit (de moins de 1 m) et prolongé (de plus de 30 minutes) avec toute personne pendant le reste de la journée.
Pour un patient de 60 kg : 120 x 60 =7200 Bq < 3,1 106 Bq due au fluor.
L'activité radioactive du patient est trop élevée.

Diagnostiquer des maladies avec un produit de contraste.
Un produit de contraste est une substance injectable ou ingérable utilisé en imagerie médicale pour augmenter artificiellement le faible contraste naturel de certains tissus afin de mieux visualiser les organes explorés. Pour certains types d’imagerie médicale, un produit de contraste à base d’iode peut être utilisé. La Gastrografine est un produit de contraste iodé dont le principe actif, l’ion amidotrizoate, est la base du couple acide amidotrizoïque / ion amidotrizoate. La formule brute de l’acide amidotrizoïque est C11H9 I 3N2O4 . Sa formule topologique est donnée ci-dessous.
Dans un flacon de produit de contraste Gastrografine, la concentration en masse d’iode vaut Cm = 370 g∙L-1 . Ce produit de contraste est spécifique aux explorations gastro-intestinales. La masse de produit de contraste à absorber dépend de la masse corporelle du patient. La masse d’iode à absorber est de 500 milligrammes par kilogramme de masse corporelle du patient.
1. Nommer les deux groupes caractéristiques entourés sur la formule de l’acide amidotrizoïque.

 2. Justifier le caractère acide de l’acide amidotrizoïque et écrire la formule brute de la base associée.
La molécule possède une fonction acide carboxylique.

3. Un patient de masse corporelle m = 73 kg doit réaliser un scanner nécessitant l’absorption de Gastrografine.
3.1. Calculer la masse d’iode à donner au patient.
0,500 x 73 = 36,5 g d'iode.
 3.2. En déduire le volume de Gastrografine à administrer et préciser si un flacon commercial de 100 mL est suffisant.
Cm = 370 g∙L-1 soit 37 g dans 100 mL.
37  > 36,5 : un flacon commercial est suffisant.

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 Pharmacocinétique
 La pharmacocinétique s’intéresse au devenir, en fonction du temps, d’une substance administrée chez un patient (médicament, produit de contraste, …) depuis son entrée dans l’organisme jusqu'à sa sortie. Ci-dessous, sont représentées les évolutions des concentrations dans le sang d’une substance en fonction du temps et selon le mode d’administration.

4. À partir de l’étude des courbes du document :
 4.1. Montrer que l’on peut considérer qu’une substance injectée par voie intraveineuse est immédiatement disponible alors que les autres modes d’administration en retardent la disponibilité.
4.2. Déterminer et justifier le mode d’administration à choisir pour les 2 situations suivantes :
 a) besoin d’une action rapide après injection et pendant un temps assez court ;
Intramusculaire : l'action est rapide et maximale après injection et pendant un temps assez court ;
 b) besoin d’une action sur une longue durée.
Oral : l'action est lente et de longue durée.

La dysphagie (trouble de la déglutition) peut devenir importante au cours de l'évolution de la maladie de Huntington. L’ajout d’épaississants dans les aliments liquides permet de diminuer le risque de fausses routes lors des repas.
Des épaississants alimentaires à base d’amidon Les agents épaississants offrent un éventail important de textures alimentaires du fait de leurs capacités à se combiner avec les molécules d’eau présentes dans les aliments, ce qui modifie leur viscosité. L’amidon est un épaississant. Ses molécules sont constituées de deux variétés de polymère du glucose : l’amylose (a) et l’amylopectine (b) représentées ci-dessous :

1. Définir un polymère et justifier que l’amylose est un polymère.
Macromolécule résultant de la combinaison de plusieurs molécules à partir d'un monomère unique ou de monomères différents. l'amylose correspond à cette définition.
 2. Rappeler la formule brute du glucose.
C6H12O6.
 3. Nommer le type de liaison que ces polymères peuvent établir avec l’eau et représenter schématiquement une de ces liaisons sans reproduire la totalité de la formule du polymère.

La vitamine C.

Dans certains cas, une supplémentation en vitamines et en oligoéléments peut être nécessaire. La vitamine C, en particulier, joue un rôle important dans le métabolisme des êtres humains, pourtant elle n’est pas synthétisée naturellement par l’organisme et doit être apportée par l’alimentation. La formule chimique brute de la vitamine C (acide ascorbique) est : C6H8O6

4. On désire vérifier l’indication « Acide ascorbique 500 mg » portée sur une boîte de comprimés de vitamine C. On dissout un comprimé finement broyé dans 50,0 mL d’eau distillée. Ensuite on dose par pH-métrie la solution obtenue avec une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium Na+ (aq) + HO− (aq) de concentration en quantité de matière Cb = 2,00×10-1 mol·L-1 . L’équation de la réaction support du dosage est :

C6H8O6 + HO− --> C6H7O6 − + H2O

La courbe représentant le pH en fonction du volume Vb de solution aqueuse d’hydroxyde de sodium versée est donnée. Faire apparaître sur  la méthode graphique permettant de déterminer le volume versé à l’équivalence.


Ce volume, déterminé avec précision, est égal à VbE = 14,2 mL.
5. Écrire la relation à l’équivalence entre la quantité de matière d’acide ascorbique dosée n(C6H8O6 ) et la quantité de matière d’ions hydroxyde n(HO− ) introduite à l’équivalence.
n(C6H8O6 ) =n(HO− ).
6. Montrer que la quantité de matière d’acide ascorbique dosée n(C6H8O6 ) est égale à 2,84×10-3 mol.
VbECb =14,2 10-3 x0,200 =2,84×10-3 mol.
7. En déduire la masse m d’acide ascorbique contenue dans un comprimé. Comparer le résultat obtenu avec l’indication portée sur l’emballage des comprimés.
M(C6H8O6) =12 x6 +8 +16 x6 =176 g / mol.
m = 176 x2,84 10-3 ~ 0,50 g, en accord avec l'indication de l'emballage.

  
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