Exercice 2 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Polynésie 2024 (jour 1)
Thème : Contraction musculaire et production d'ATP · Tiré du sujet Jour 1 (2024)
Énoncé
Exercice 2 – (8 points)
Le lymphome de Burkitt
Le lymphome de Burkitt est un cancer affectant les lymphocytes B. Il se développe et se propage rapidement, souvent de la moelle osseuse au sang et au système nerveux central. Les lymphocytes B anormaux s'accumulent dans les ganglions lymphatiques et les organes de l'abdomen où ils provoquent un gonflement. Cela génère fatigue et faiblesse chez l'individu malade. Cette maladie peut être provoquée par le virus d'Epstein Barr.
Montrer comment l'infection par le virus Epstein Barr modifie le métabolisme des lymphocytes B chez une personne atteinte de lymphome de Burkitt.
Document 1 - Bilan sanguin d'un patient atteint de lymphome de Burkitt avant et après perfusion
Un patient, atteint de lymphome de Burkitt, est admis en réanimation à l'hôpital le 18 août pour: des troubles de la vigilance, une accélération des mouvements ventilatoires et des troubles métaboliques. Ces symptômes sont dus en grande partie par une variation du pH sanguin. Chez un individu sain, la perfusion de bicarbonate a pour conséquence une augmentation du pH. On réalise chez le patient atteint un bilan sanguin, avant et après perfusion d'une solution riche en glucose et en bicarbonate. Les résultats sont présentés dans le tableau ci-dessous.
Paramètres sanguins · Patient avant perfusion le 18 août · Patient après perfusion le 19 août · Valeurs de référence
Glycémie à jeun (g·L⁻¹) · 0.38 · 0.51 · 0.8 à 1.2
Lactatémie, concentration en acide lactique (mmol·L⁻¹) · 17 · 19 · 1 à 1.5
pH · 7.19 · 7.19 · 7.35 à 7.45
Document 2 - Glycémie et lactatémie du patient avant et après traitement chimiothérapeutique
Le patient est perfusé depuis le 18 août par une solution intraveineuse riche en glucose et en bicarbonate. On traite le patient atteint du lymphome de Burkitt par chimiothérapie le 19 août. Il s'agit de l'injection d'un produit chimique qui stoppe la division cellulaire et qui détruit les cellules cancéreuses.
Document 3 - Métabolisme des lymphocytes B normaux et des lymphocytes B cancéreux
On réalise des cultures de lymphocytes B d'un sujet sain et de lymphocytes B cancéreux du patient afin de mesurer leur activité métabolique.
Paramètres métaboliques · Cultures de lymphocytes B d'un sujet sain · Culture de lymphocytes B d'un patient cancéreux
Consommation en O₂ · +++ · +
Consommation de glucose · ++ · ++++
Production d'acide lactique · - · ++++
Production de CO₂ · +++ · +
Nombre de molécules d'ATP produites en moyenne par molécule de glucose consommée (déduit par un calcul) · 36 ATP · 4 ATP
-: absence; +: un peu; ++: moyenne; +++: forte; ++++: très forte.
Document 4 - Métabolisme d'un lymphocyte B cancéreux
Le schéma ci-dessous présente l'activité métabolique d'un lymphocyte B cancéreux. Les pourcentages représentent le devenir des molécules de glucose dans cette cellule.
Document 5 - Devenir des molécules glucidiques en présence de cellules cancéreuses
On cultive des cellules cancéreuses d'un patient avec du glucose dont le carbone utilisé est du ¹³C à la place du ¹²C. On suit ensuite le devenir ¹³C dans différentes molécules synthétisées par les cellules cancéreuses à partir du glucose.
U.A.: Unités Arbitraires
Document 6 - virus Epstein-Barr, gène c-MYC et hexokinase 2
La contamination par le virus d'Epstein Barr induit une translocation c'est-à-dire un échange réciproque de gènes entre chromosomes non homologues. Ici le gène c-MYC est transloqué, c'est-à-dire déplacé du chromosome 8 vers le chromosome 14. Dans sa localisation initiale sur le chromosome 8, le gène c-MYC ne s'exprime pas. En revanche, après translocation sur le chromosome 14, il s'exprime. Il stimule alors: la prolifération anarchique des cellules;
certains gènes comme le gène codant pour l'hexokinase 2.
L'hexokinase 2 est une des enzymes de la glycolyse, qui, lorsqu'elle est exprimée de façon importante, inhibe le métabolisme aérobie.
Corrigé
Corrigé proposé par AprenAI (non officiel)
Montrer comment l'infection par le virus Epstein Barr modifie le métabolisme des lymphocytes B chez une personne atteinte de lymphome de Burkitt.
Réponse : Introduction Le lymphome de Burkitt est une prolifération maligne de lymphocytes B, souvent liée au virus d'Epstein-Barr (EBV). On cherche à montrer comment l'EBV modifie le métabolisme énergétique de ces cellules. 1. Symptômes du patient (Doc 1 et 2) - *Doc 1* : le patient présente une hypoglycémie (0,38 g·L⁻¹ contre 0,8 à 1,2 g·L⁻¹), une hyperlactatémie (17 mmol·L⁻¹ contre 1 à 1,5 mmol·L⁻¹) et une acidose (pH 7,19 contre 7,35 à 7,45). Malgré la perfusion de glucose et de bicarbonate, la glycémie reste basse (0,51 g·L⁻¹), la lactatémie augmente (19 mmol·L⁻¹) et le pH ne remonte pas. Une consommation massive de glucose s'accompagne donc d'une production massive d'acide lactique, responsable de l'acidose. - *Doc 2* : après la chimiothérapie (19 août), qui détruit les cellules cancéreuses, la lactatémie chute d'environ 20 à 2 mmol·L⁻¹ entre le 20 et le 22 août. La glycémie remonte jusqu'à environ 1,85 g·L⁻¹, sous l'effet de la perfusion de glucose qui n'est plus consommé. Les cellules cancéreuses sont donc responsables de la consommation de glucose et de la production de lactate. 2. Un métabolisme fermentaire : l'effet Warburg (Doc 3, 4 et 5) - *Doc 3* : les lymphocytes B sains respirent (O₂ et CO₂ +++, pas de lactate, 36 ATP par glucose). Les lymphocytes cancéreux consomment beaucoup de glucose (++++), peu d'O₂ (+) et produisent peu de CO₂ (+) mais beaucoup de lactate (++++). Leur rendement n'est que de 4 ATP par glucose : ils fermentent même en présence d'O₂. - *Doc 4* : 85 % du glucose est converti en acide lactique par fermentation lactique puis rejeté dans le sang. Seulement 5 % va à la respiration mitochondriale et 10 % sert à fabriquer des molécules organiques (lipides, protéines…). - *Doc 5* : le ¹³C du glucose se retrouve surtout dans les molécules de la glycolyse (0,8 U.A.), le pyruvate (0,8 U.A.) et l'acide lactique (0,95 U.A.). On le retrouve aussi dans les acides aminés (0,5 U.A.), mais peu dans les molécules du cycle de Krebs (0,25 U.A.). Le glucose alimente donc la fermentation et la synthèse de matière, nécessaire à la prolifération, plutôt que la respiration. - Le faible rendement de la fermentation explique la forte consommation de glucose, donc l'hypoglycémie. L'acide lactique rejeté explique l'acidose, que l'accélération ventilatoire tente de compenser. 3. Origine génétique : rôle de l'EBV (Doc 6) - L'infection par l'EBV provoque une translocation réciproque entre les chromosomes 8 et 14. Le gène c-MYC, inactif sur le chromosome 8, est placé près du gène 14q23.3 sur le chromosome 14, où il s'exprime. - c-MYC stimule alors la prolifération anarchique des lymphocytes B et l'expression du gène de l'hexokinase 2. - L'hexokinase 2, enzyme de la glycolyse, est fortement exprimée : elle accélère la glycolyse et inhibe le métabolisme aérobie. La respiration mitochondriale diminue et le pyruvate est orienté vers la fermentation lactique. Conclusion L'EBV induit une translocation t(8;14) qui active c-MYC. c-MYC entraîne la surexpression de l'hexokinase 2 et une prolifération anarchique. Les lymphocytes B passent ainsi d'un métabolisme respiratoire (36 ATP par glucose) à une glycolyse fermentaire intense (4 ATP par glucose), qui détourne aussi une partie du glucose vers la synthèse de molécules. Il en résulte une forte consommation de glucose (hypoglycémie), une libération massive d'acide lactique (hyperlactatémie, acidose) et les symptômes du patient, qui régressent quand la chimiothérapie détruit les cellules cancéreuses.
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