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Un cancer féminin
Énoncé
Madame R., 52 ans, consulte son médecin pour des douleurs pelviennes fréquentes, notamment lors de rapports sexuels. Elle décrit aussi des épisodes de pertes vaginales contenant parfois beaucoup de sang. Elle se plaint d'asthénie.
Le médecin suspecte un cancer du col de l'utérus et prescrit un frottis cervico-vaginal, une colposcopie et un examen d'imagerie médicale. Dans son courrier destiné au laboratoire et au radiologue, il indique que sa patiente présente des leucorrhées, des métrorragies ainsi que des douleurs pelviennes.
Le médecin suspecte un cancer du col de l'utérus et prescrit un frottis cervico-vaginal, une colposcopie et un examen d'imagerie médicale. Dans son courrier destiné au laboratoire et au radiologue, il indique que sa patiente présente des leucorrhées, des métrorragies ainsi que des douleurs pelviennes.
I. L'appareil génital féminin et son exploration
1. Définir les quatre termes soulignés dans le texte ci-dessus.
2. Reporter sur la copie les légendes du schéma de l'appareil génital féminin du document 1. Préciser le plan de coupe utilisé.
3. Indiquer ce qu'est la colposcopie en précisant l'organe observé et l'instrument utilisé.
4.
L'examen de madame R. par imagerie médicale a donné le résultat figurant sur le document 2.
a) Nommer précisément cet examen. En donner le principe.
b) Sur le document 2, indiquer à l'aide de flèches : la colonne vertébrale, l'os coxal (ou iliaque), la tête du fémur, les deux trompes utérines et l'utérus. Veiller à la lisibilité des flèches.
5. En s'aidant de l'observation des documents 1 et 2, composer deux phrases permettant une localisation anatomique très précise de l'utérus par rapport au squelette.
II. Cellules normales et cellules cancéreuses
1. Le médecin a prescrit un frottis cervico-vaginal à madame R. Expliquer l'intérêt de ce prélèvement dans ce contexte.
2. Le document 3 montre comment se forme une tumeur cancéreuse. Reporter sur la copie les légendes correspondant aux repères 1 à 3. Décrire chaque étape.
3. Le document 4 présente l'ultrastructure d'une cellule animale. Légender de façon détaillée ce document. Localiser le génome.
4. À partir de l'observation du document 3 et des connaissances, citer trois caractéristiques spécifiques aux cellules cancéreuses.
III. Traitement du cancer et division cellulaire
Un cancer du col de l'utérus peut être traité grâce à une hystérectomie, l'utilisation de rayons X et la prise de médicaments luttant contre la division cellulaire.
1. Ces trois grands types de traitement très différents peuvent être mis en œuvre pour soigner madame R. Les nommer par leur appellation générale.
2. La division cellulaire s'inscrit au sein du cycle cellulaire. L'observation microscopique des cellules ainsi que des dosages d'ADN permettent de déterminer plusieurs phases dans le cycle cellulaire.
Sur le document 5. a), identifier ces phases : les délimiter et les nommer. Justifier la réponse.
Sur le document 5. a), identifier ces phases : les délimiter et les nommer. Justifier la réponse.
3. L'observation de cellules en division permet la réalisation des microphotographies présentées dans le document 5. b), qui ne sont pas dans l'ordre chronologique. Compléter le tableau du document 5. b).
IV. Suivi de l'évolution de la maladie
En dépit des traitements mis en œuvre, des foyers secondaires cancéreux peuvent se développer, notamment au niveau du tissu osseux.
1. Donner le terme désignant un foyer secondaire cancéreux.
Madame R. se plaint également de douleurs au niveau de la hanche qui pourraient provenir d'une dégénérescence de l'articulation. Une radiographie est réalisée. Elle révèle en définitive une destruction de l'os qui traduit la présence d'un foyer secondaire.
2. Donner un terme pour chaque expression soulignée ci-dessus.
3. Quel examen d'imagerie médicale, réalisé dans un service de médecine nucléaire, permettrait de mettre en évidence d'autres foyers secondaires au niveau de l'ensemble du squelette de madame R. ? Justifier la réponse en expliquant le principe de cette technique.
V. Prévention du cancer
Certains Papillomavirus humains sont à l'origine du cancer du col de l'utérus. Ces Papillomavirus humains sont des virus très répandus qui se transmettent par contact sexuel. Les Papillomavirus humains sont le plus souvent éliminés par l'organisme, mais certains d'entre eux peuvent parfois provoquer des lésions précancéreuses pouvant évoluer en cancer du col de l'utérus. Récemment, un vaccin a été développé et commercialisé à destination des jeunes filles. Il est dirigé contre les quatre types de Papillomavirus humains les plus souvent impliqués dans les lésions précancéreuses et les cancers du col de l'utérus (les types 16 et 18) ainsi que dans les verrues génitales (les types 6 et 11).
1. Utiliser les données du document 6 pour présenter le principe de la vaccination. Quelle est la composition des différents types de vaccins utilisés actuellement ?
On réalise deux injections d'un antigène A chez un sujet à quelques jours d'intervalle.
Les réponses humorales obtenues sont évaluées en dosant précisément la quantité d'anticorps anti-A produits par le sujet et sont présentées dans le document 7.
À partir des sérums prélevés sur ce sujet pendant 60 jours, on mesure également l'affinité des anticorps pour l'antigène A. Les résultats figurent sur le document 8.
Les réponses humorales obtenues sont évaluées en dosant précisément la quantité d'anticorps anti-A produits par le sujet et sont présentées dans le document 7.
À partir des sérums prélevés sur ce sujet pendant 60 jours, on mesure également l'affinité des anticorps pour l'antigène A. Les résultats figurent sur le document 8.
2. Analyser le document 7 puis le document 8. En déduire les caractéristiques de la réponse immunitaire obtenue lors d'un premier contact avec l'antigène et celles engendrées lors d'un deuxième contact avec l'antigène.
3.
Le document 9 schématise une partie de la réponse immunitaire d'un organisme après vaccination.
a) Reporter sur la copie les légendes 1 à 7 et le nom des étapes A et B du document 9.
b) Commenter les événements qui se déroulent sur le document 9 en dégageant, pour l'étape A, la nature des éléments 1 et le rôle des cellules 3, 4, 5.
c) En quoi la succession des étapes A et B permet-elle d'expliquer les résultats présentés dans le document 7 ?
4. Pourquoi le vaccin développé et commercialisé ne protège-t-il pas contre tous les Papillomavirus ?
VI. Cancer et génétique
Des cancers peuvent toucher d'autres organes de l'appareil génital féminin, notamment les ovaires.
En étudiant le génome de nombreuses familles américaines, on a mis en évidence que le gène brca1 (breast cancer 1) était impliqué dans 45 % des cas de cancers à développement précoce des ovaires. Ce gène fait partie des anti-oncogènes, Une mutation dans ce gène peut entraîner des anomalies dans le cycle cellulaire.
En étudiant le génome de nombreuses familles américaines, on a mis en évidence que le gène brca1 (breast cancer 1) était impliqué dans 45 % des cas de cancers à développement précoce des ovaires. Ce gène fait partie des anti-oncogènes, Une mutation dans ce gène peut entraîner des anomalies dans le cycle cellulaire.
1. Expliquer en quoi une mutation dans un anti-oncogène peut entraîner le développement précoce d'un cancer.
Le document 10 présente l'arbre généalogique d'une famille dans laquelle on retrouve l'allèle muté du gène brca1. Il suffit que l'allèle muté soit présent en un seul exemplaire pour prédisposer à un cancer.
L'allèle muté sera noté C tandis que l'allèle non muté sera noté n.
L'allèle muté sera noté C tandis que l'allèle non muté sera noté n.
2. Déterminer si le gène brca1 est porté par un autosome ou un gonosome. Justifier les réponses.
3. Donner le génotype des individus I-1, II-4 et II-5. Justifier les réponses.
4. Le couple II-4 et II-5 décide d'avoir un sixième enfant. Déterminer quel sera le risque, en pourcentage, que cet enfant soit porteur de l'allèle muté du gène brca1 ?
Document 1
Document 2
Document 4
Ultrastructure d'une cellule animale
Document 5
Document 5. a) : évolution de la quantité d'ADN cellulaire au cours du temps
Document 5. b) : microphotographies de la division cellulaire
| Ordre chronologique (numéro de la photographie) | Nom des phases | Justification |
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Document 6
Historique de la vaccination
La vaccinologie, qui a pris son essor au début du xxe siècle, repose sur une observation très ancienne : il est rare que des hommes ayant survécu à une maladie infectieuse soient atteints une seconde fois par cette maladie. Au xviiie siècle, on pratiquait, pour se protéger de la variole, maladie gravement invalidante et même mortelle, la « variolisation », c'est-à-dire une inoculation de suppurations d'un malade faiblement atteint par la variole. On savait aussi, sans se l'expliquer, que les vachers atteints de vaccine, une maladie bénigne transmise par leurs vaches, étaient protégés contre la variole. En 1796, un médecin anglais, Edward Jenner, inocula à un jeune enfant du virus de la vaccine prélevé sur une jeune femme accidentellement infectée par une vache. Quelques mois plus tard, il vérifia le pouvoir protecteur de cette vaccine en administrant à l'enfant du virus de la variole. Par la suite, Edward Jenner « vaccina » ainsi plusieurs enfants.
Dans les années 1880, Louis Pasteur et ses collaborateurs constatèrent que certaines bactéries, responsables du choléra des poules, mises en culture pendant plusieurs semaines ou exposées à des conditions défavorables, sont modifiées et perdent leur virulence. Des animaux inoculés avec ces bactéries ne développent pas la maladie et, mieux encore, sont protégés contre une infection ultérieure avec l'agent infectieux virulent. Pasteur vient de découvrir la vaccination par des germes pathogènes atténués. Il applique ce principe à d'autres maladies animales (le charbon du mouton, le rouget du porc), puis à la rage. Pasteur réussit à atténuer, sans l'avoir identifié, l'agent responsable de la rage. Ce fut le premier vaccin contre cette maladie, appliqué en 1885 sur un jeune garçon, Joseph Meister.
Dans les années 1880, Louis Pasteur et ses collaborateurs constatèrent que certaines bactéries, responsables du choléra des poules, mises en culture pendant plusieurs semaines ou exposées à des conditions défavorables, sont modifiées et perdent leur virulence. Des animaux inoculés avec ces bactéries ne développent pas la maladie et, mieux encore, sont protégés contre une infection ultérieure avec l'agent infectieux virulent. Pasteur vient de découvrir la vaccination par des germes pathogènes atténués. Il applique ce principe à d'autres maladies animales (le charbon du mouton, le rouget du porc), puis à la rage. Pasteur réussit à atténuer, sans l'avoir identifié, l'agent responsable de la rage. Ce fut le premier vaccin contre cette maladie, appliqué en 1885 sur un jeune garçon, Joseph Meister.
Document 7
Document 8
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Document 9
Document 10
Corrigé
I. L'appareil génital féminin et son exploration
1. Asthénie : fatigue généralisée.
Frottis cervico-vaginal : étalement sur lame d'un prélèvement de cellules du vagin et du col de l'utérus en vue de leur observation microscopique.
Leucorrhées : pertes blanches qui s'écoulent du vagin.
Métrorragies : saignement utérin abondant en-dehors de la période des règles.
Frottis cervico-vaginal : étalement sur lame d'un prélèvement de cellules du vagin et du col de l'utérus en vue de leur observation microscopique.
Leucorrhées : pertes blanches qui s'écoulent du vagin.
Métrorragies : saignement utérin abondant en-dehors de la période des règles.
2. 1 = pavillon - 2 = ovaire - 3 = trompe de Fallope - 4 = vessie - 5 = utérus/ myomètre - 6 = endomètre - 7 = col de l'utérus - 8 = vagin - 9 = entrée du vagin/ orifice génital.
Le document 1 montre l'appareil génital féminin en coupe sagittale.
Le document 1 montre l'appareil génital féminin en coupe sagittale.
3. La colposcopie est l'examen endoscopique du vagin et du col de l'utérus à l'aide d'un système optique muni d'une lumière froide placé sur un tube rigide, appelé endoscope.
4.
a) Cet examen est une hystérosalpingographie. On injecte par voie vaginale un produit de contraste qui diffuse dans l'utérus jusqu'aux trompes de Fallope. On peut ainsi pratiquer une radiographie de l'utérus et des trompes.
b)
5. L'utérus est situé derrière l'os pubien et devant la colonne vertébrale. Il est à l'intérieur du bassin, entre les deux os iliaques et au-dessus des têtes des fémurs.
II. Cellules normales et cellules cancéreuses
1. L'observation microscopique des cellules du col de l'utérus permet de repérer les anomalies morphologiques typiques des cellules cancéreuses.
2. 1 = tumeur bénigne - 2 = tumeur maligne - 3 = métastases.
Première étape : les cellules se divisent de manière anarchique et forment une excroissance de tissu normal.
Seconde étape : certaines cellules se dédifférencient, elles changent de morphologie et continuent à se multiplier.
Troisième étape : certaines cellules envahissent les tissus voisins, puis empruntent la circulation sanguine pour s'implanter dans une autre partie de l'organisme et former un foyer cancéreux secondaire.
Première étape : les cellules se divisent de manière anarchique et forment une excroissance de tissu normal.
Seconde étape : certaines cellules se dédifférencient, elles changent de morphologie et continuent à se multiplier.
Troisième étape : certaines cellules envahissent les tissus voisins, puis empruntent la circulation sanguine pour s'implanter dans une autre partie de l'organisme et former un foyer cancéreux secondaire.
4. Les cellules cancéreuses sont capables de se multiplier sans contrôle. En se dédifférenciant, elles changent de morphologie et deviennent capables d'envahir les tissus voisins. Elles ont également la capacité de se détacher les unes des autres et d'emprunter les circulations sanguine et lymphatique pour former à distance un foyer métastatique.
III. Traitement du cancer et division cellulaire
1. L'hystérectomie est un traitement chirurgical, l'utilisation de rayons X une radiothérapie, la prise de médicaments luttant contre la division cellulaire une chimiothérapie.
2.
La phase G1 est une phase de croissance cellulaire sans modification de la quantité d'ADN, qui reste stable à 2 unités, ce qui correspond à 46 chromosomes à une chromatide.
La phase S, quant à elle, est la phase de réplication de l'ADN ; la quantité d'ADN va donc doubler, et passer à 4 unités : la cellule en fin de phase S possède 46 chromosomes à 2 chromatides.
La phase G2 est une autre phase de croissance cellulaire, qui ne met pas en jeu l'ADN ; son taux reste donc stable pendant cette période.
La dernière phase du cycle, appelée également phase M, est la mitose, au cours de laquelle une cellule-mère donne naissance à deux cellules-filles identiques. En anaphase de mitose, les chromatides de chaque chromosome se séparent et migrent vers l'emplacement du futur noyau de chaque cellule-fille, qui possède donc 46 chromosomes à une chromatide, ce qui explique la chute de la quantité d'ADN observée sur le document 5a.
La phase S, quant à elle, est la phase de réplication de l'ADN ; la quantité d'ADN va donc doubler, et passer à 4 unités : la cellule en fin de phase S possède 46 chromosomes à 2 chromatides.
La phase G2 est une autre phase de croissance cellulaire, qui ne met pas en jeu l'ADN ; son taux reste donc stable pendant cette période.
La dernière phase du cycle, appelée également phase M, est la mitose, au cours de laquelle une cellule-mère donne naissance à deux cellules-filles identiques. En anaphase de mitose, les chromatides de chaque chromosome se séparent et migrent vers l'emplacement du futur noyau de chaque cellule-fille, qui possède donc 46 chromosomes à une chromatide, ce qui explique la chute de la quantité d'ADN observée sur le document 5a.
3.
IV. Suivi de l'évolution de la maladie
1. Un foyer secondaire cancéreux se nomme foyer métastatique ou métastase.
2. Douleurs au niveau de la hanche : coxalgies.
Dégénérescence de l'articulation : arthrose.
Destruction de l'os : ostéolyse.
Dégénérescence de l'articulation : arthrose.
Destruction de l'os : ostéolyse.
3. Cet examen est la scintigraphie osseuse, qui permet de cartographier un organe ou un tissu en différenciant les zones de plus ou moins grande activité. On injecte par voie intraveineuse un produit radioactif qui se fixe spécifiquement sur l'organe ou le tissu à étudier (ici un isotope du phosphore), et on attend qu'il ait diffusé dans l'organisme. La cartographie du tissu osseux se fait grâce à une gamma caméra qui reçoit et analyse les rayonnements gamma émis par les isotopes. Les zones riches en phosphore radioactif, sombres sur un cliché, sont les zones métastatiques, car leurs cellules sont hyperactives.
V. Prévention du cancer
1. La vaccination est une méthode de protection immunitaire basée sur l'inoculation d'un agent infectieux dont la virulence est atténuée. Le patient développe à la suite de l'injection du vaccin l'équivalent d'une forme bénigne de la maladie, qui active le système immunitaire et permet de le protéger lors de contacts ultérieurs avec l'agent pathogène.
Il existe différents types de vaccins selon leur composition :
Il existe différents types de vaccins selon leur composition :
- les vaccins à agents pathogènes inactivés ou tués ;
- les vaccins à agents pathogènes vivants atténués ;
- les vaccins constitués de fragments antigéniques ou de molécules antigéniques (anatoxine par exemple).
2. Le document 7 présente la quantité d'anticorps (Ac) produits en fonction du temps, à la suite de deux injections de l'antigène (Ag) A. On observe qu'à la suite de la première injection la production d'Ac est tardive : elle est mesurée plusieurs jours seulement après l'injection. Cette production est faible et limitée dans le temps : il n'y a plus d'Ac un mois après l'injection. La seconde injection permet une production immédiate (la quantité d'Ac augmente dès l'injection), très importante et durable : elle est maximale au bout d'un mois, et ne décroît ensuite que lentement.
Le document 8 présente le pourcentage d'affinité des Ac produits avec l'Ag A en fonction du temps. On observe que les Ac produits suite à la première injection n'ont en moyenne que 50 % d'affinité (40 à 60 % sur le document) avec l'Ag A. On en déduit que la réponse à un premier contact avec l'Ag est peu spécifique. Par contre, le pourcentage d'affinité passe à 80 % en moyenne (70 à 90 % sur le document) après la seconde injection, ce qui indique que la réponse secondaire est beaucoup plus spécifique et va cibler plus précisément l'Ag.
Le document 8 présente le pourcentage d'affinité des Ac produits avec l'Ag A en fonction du temps. On observe que les Ac produits suite à la première injection n'ont en moyenne que 50 % d'affinité (40 à 60 % sur le document) avec l'Ag A. On en déduit que la réponse à un premier contact avec l'Ag est peu spécifique. Par contre, le pourcentage d'affinité passe à 80 % en moyenne (70 à 90 % sur le document) après la seconde injection, ce qui indique que la réponse secondaire est beaucoup plus spécifique et va cibler plus précisément l'Ag.
3.
a) 1 = Ag - 2 = immunoglobuline fixée sur le lymphocyte B (LB) - 3 = LB activé - 4 = LB mémoire - 5 = plasmocyte - 6 = activation du LB mémoire - 7 = Ac.
Étape A = réponse primaire - Étape B = réponse secondaire.
Étape A = réponse primaire - Étape B = réponse secondaire.
b) Lors de la réponse primaire, des LB peuvent entrer en contact directement avec l'Ag, qui peut être un agent infectieux (bactérie, virus, etc.) ou une particule antigénique (toxine, etc.). Ils sont ainsi activés (cellule 3) et vont se multiplier puis donner naissance à 2 populations de cellules : les plasmocytes producteurs d'Ac (cellule 5), et les LB mémoire indispensables lors de la réponse secondaire (cellule 4). Les Ac produits vont recouvrir les Ag et les neutraliser en les agglutinant (quand cela est possible), ce qui permettra aux phagocytes et aux molécules du complément de les détruire plus facilement.
Lors de la réponse secondaire, les LB mémoire (cellule 4) sont activés, ils vont produire beaucoup plus de plasmocytes que les LB classiques (la quantité d'Ac spécifiques de l'Ag sera donc beaucoup plus forte que lors de la réponse primaire), et une nouvelle population de LB mémoire. Grâce aux LB mémoire, la réponse immunitaire s'amplifie à chaque contact avec l'Ag.
Lors de la réponse secondaire, les LB mémoire (cellule 4) sont activés, ils vont produire beaucoup plus de plasmocytes que les LB classiques (la quantité d'Ac spécifiques de l'Ag sera donc beaucoup plus forte que lors de la réponse primaire), et une nouvelle population de LB mémoire. Grâce aux LB mémoire, la réponse immunitaire s'amplifie à chaque contact avec l'Ag.
c) Lors de l'étape A, en absence de LB mémoire, tous les LB plus ou moins spécifiques de l'Ag sont activés et répondent de manière modérée. Cela explique que la réponse primaire est de faible intensité et moyennement spécifique.
Lors de l'étape B, les LB mémoire sollicités répondent immédiatement et puissamment : la réponse secondaire est plus forte et beaucoup plus spécifique.
Lors de l'étape B, les LB mémoire sollicités répondent immédiatement et puissamment : la réponse secondaire est plus forte et beaucoup plus spécifique.
4. Le vaccin ne protège pas contre tous les Papillomavirus pour plusieurs raisons : d'une part, une préparation vaccinale perd de son efficacité si elle est constituée de trop d'antigènes aux caractéristiques génétiques différentes ; d'autre part, comme la plupart des Papillomavirus sont éliminés spontanément par l'organisme, le vaccin a été fabriqué uniquement à partir des souches les plus pathogènes pour l'organisme.
VI. Cancer et génétique
1. Un anti-oncogène est un gène qui code pour une protéine impliquée dans le contrôle de la division cellulaire. La mutation d'un anti-oncogène peut aboutir à la production d'un protéine inactive, la cellule qui présente cette mutation peut alors se diviser de manière anarchique et entrer dans un processus tumoral.
2. Le gène brca1 n'est pas porté par le chromosome Y, puisque des femmes sont porteurs (I-2 par exemple).
Dans l'hypothèse où le gène brca1 est porté par le chromosome X, l'individu II-5, porteur de l'allèle C, doit le transmettre à toutes ses filles (il ne possède qu'un seul chromosome X). Or, sa fille III-6 n'est pas porteuse de C, on en déduit que le gène brca1 n'est pas non plus porté par X.
Conclusion : le gène brca1 est porté par un autosome.
Dans l'hypothèse où le gène brca1 est porté par le chromosome X, l'individu II-5, porteur de l'allèle C, doit le transmettre à toutes ses filles (il ne possède qu'un seul chromosome X). Or, sa fille III-6 n'est pas porteuse de C, on en déduit que le gène brca1 n'est pas non plus porté par X.
Conclusion : le gène brca1 est porté par un autosome.
3. Le génotype de I-1 est (n//n) car il n'est pas porteur de l'allèle muté.
Le génotype des individus II-4 et II-5 est (C//n) car, bien qu'ils portent tous les deux l'allèle muté, ils ont des enfants non porteurs, ce qui signifie que chacun d'eux a pu transmettre l'allèle n.
Le génotype des individus II-4 et II-5 est (C//n) car, bien qu'ils portent tous les deux l'allèle muté, ils ont des enfants non porteurs, ce qui signifie que chacun d'eux a pu transmettre l'allèle n.
4.
Les phénotypes sont donnés entre crochets. L'échiquier de croisement ci-dessous nous montre qu'il y a 3 risques sur 4, soit 75 %, que l'enfant de II-4 et II-5 porte l'allèle muté du gène brca1.
