Absorption du fer : diagnostic médical et
régulation par l’hepcidine
Exercice 1 : Diagnostic médical (10 points)
L’hémochromatose est une maladie qui perturbe
l’absorption du
fer et nécessite la surveillance particulière du foie. Une augmentation
de sa taille peut en être un symptôme. Une échographie du foie permet
de mesurer sa taille.
Suivi échographique
L’épaisseur d’un foie est normalement comprise entre 8 cm et 12 cm. Une
sonde échographique, placée sur le ventre d’un patient, émet des ondes
ultrasonores de fréquence f = 6,0 MHz. Les signaux reçus par la sonde
sont représentés.
1. Justifier que
les ondes utilisées sont des ultrasons.
Les fréquences des ultrasons sont supérieures à 20 kHz . Des ondes de
fréquence 6,0 MHz appartiennent aux ultrasons.
2. Rappeler le
principe de l’échographie en précisant les phénomènes physiques mis en
jeu.
En
médecine, l’échographie est un examen courant, indolore et non
dangereux
permettant l’observation « directe » d’organes internes. La
technique
de l’échographie utilise des ondes ultrasonores produites par une sonde
jouant
le rôle d’émetteur et de récepteur. Les fréquences utilisées dépendent
des
organes ou des tissus biologiques à sonder (2 MHz à 15 MHz).
Pour
obtenir une image par échographie on exploite entre autres, les
propriétés
suivantes des ondes ultrasonores :
- la célérité et l’absorption de
l’onde ultrasonore dépendent du milieu traversé
- lorsqu’elle change de milieu, une
partie de l’onde incidente est réfléchie, l’autre est transmise (elle
continue
son chemin). On dit qu’il y a réflexion partielle lorsqu’il y a
changement de
milieu aux interfaces tissulaires.
Connaissant
les temps de retour des échos, leurs amplitudes et leurs célérités, on
en
déduit des informations sur la nature et l’épaisseur des tissus
traversés. Un
ordinateur compile toutes les informations et fournit
des images de synthèse des organes sondés.
3. Expliquer la
présence des deux signaux (1) et (2) reçus par la sonde et représentés.
Première réflexion sur la paroi avant du foie et seconde réflexion sur
la paroi arrière du foie.
4. Montrer que la
durée de propagation des ultrasons pour parcourir l’épaisseur d du foie
est
Dt = 55 μs.
190-80 =110 µs correspond à un aller et retour des ondes à travers le
foie.
Durée de
propagation des ultrasons pour parcourir l’épaisseur d du foie : 110 /
2 = 55 µs.
5. Déterminer si le
foie du patient a une épaisseur normale.
2d = c Dt avec c = 1540 m/s.
d = 0,5 x1540 x(190-80) 10-6 ~0,085 m = 8,5 cm.
L’épaisseur
d’un foie est normalement comprise entre 8 cm et 12 cm. Le foie du patient a une
épaisseur normale.
6. Déterminer la
distance D entre la sonde et la paroi du foie la plus proche de la
sonde.
2D = c Dt
vec Dt = 80 µs.
D = 1540 x40 10-6 =0,061 m = 6,1 cm.
Diagnostic par analyse
sanguine
Pour diagnostiquer l’hémochromatose, une prise de sang permet de
mesurer la concentration de ferritine qui est la protéine de stockage
du fer dans le foie.
L’hyperferritinémie correspond à une concentration de ferritine dans le
sang supérieure à la valeur la plus haute de l’intervalle de référence
[0,02 ; 0,20 µg / mL].
Résultat de l’analyse de sang d’un patient : ferritine 0,26 μg /
mL.
7. Le patient
présente une hyperferritinémie, il est traité par une saignée. Il
s’agit d’un prélèvement sanguin d’un volume V = 400 mL. Calculer la
masse de ferritine ainsi prélevée.
0,26 x 400=104 µg.
8. Des mécanismes
biologiques permettent de maintenir le volume total du sang du patient
constant et égal à Vtot = 5 L sans générer de ferritine
supplémentaire.
Déterminer si cette saignée est suffisante pour revenir à un taux de
ferritine normal.
Ferritine initiale : 0,26 x 5000 =1300 µg.
Ferritine enlevée : 104 µg.
Ferritine restante : 1300-104 =1196 µg.
1196 / 5000 ~0,24 µg / mL.
Cette saignée n'est pas
suffisante pour revenir à un taux de ferritine normal.
