Analyser et diagnostiquer : ondes, radioactivité et analyses médicales

Les notions à connaître

Onde électromagnétique

Onde caractérisée par sa fréquence $f$ et sa longueur d'onde $\lambda$, se propageant dans le vide à $c = 3{,}0 \times 10^8\,\text{m/s}$. Exemple : les rayons X ($\lambda \approx 10^{-10}\,\text{m}$) traversent les tissus mous mais sont absorbés par les os (numéro atomique élevé).

Effet Doppler

Décalage de fréquence d'une onde selon le mouvement de la source ou du récepteur. Exemple : l'échographie Doppler mesure la vitesse du sang et détecte une anomalie d'écoulement (sténose).

Radioactivité

Transformation spontanée d'un noyau instable en un autre noyau, avec émission de particules $\alpha$ ($^4_2 He$), $\beta^-$ (électron), $\beta^+$ (positon) ou d'un rayonnement $\gamma$. Exemple : le technétium 99m ($^{99m}Tc$), émetteur $\gamma$, est le radiotraceur le plus utilisé en scintigraphie.

Demi-vie (période radioactive)

Durée $t_{1/2}$ au bout de laquelle la moitié des noyaux radioactifs d'un échantillon se sont désintégrés. Exemple : $t_{1/2}(^{99m}Tc) = 6\,\text{h}$, courte pour limiter l'irradiation du patient.

Activité

Nombre de désintégrations par seconde d'une source radioactive, en becquerel (Bq) : $1\,\text{Bq} = 1$ désinté$gration/s.$ Exemple : une injection de $^{18}F$ pour un TEP-scan a une activité de quelques centaines de MBq.

Dissolution

Passage en solution d'un soluté avec dispersion des ions ou molécules dans le solvant. L'équation de dissolution d'un solide ionique s'écrit à partir des ions le constituant. Exemple : $\text{NaCl}(s) \to \text{Na}^+(aq) + \text{Cl}^-(aq)$ dans un soluté physiologique.

Dilution

Ajout de solvant à une solution mère pour diminuer sa concentration, sans modifier la quantité de soluté. Exemple : préparer $100\,\text{mL}$ d'une solution diluée d'un médicament à partir d'une ampoule concentrée.

Dosage par étalonnage

Détermination d'une concentration inconnue en comparant une grandeur mesurée (absorbance) à une droite d'étalonnage. Exemple : loi de Beer-Lambert $A = k \times c$ pour doser le glucose sanguin par spectrophotométrie.

Les erreurs à éviter en chimie, biologie et physiopathologie humaines

• ✗ Confondre ultrasons et ondes électromagnétiques.

  ✓ Les ultrasons sont des ondes mécaniques (échographie) ; les rayons X et $\gamma$ sont électromagnétiques.

• ✗ Croire qu'une dilution modifie la quantité de soluté.

  ✓ La dilution n'ajoute que du solvant : la quantité $n$ de soluté est conservée, seule $c$ diminue.

• ✗ Confondre activité (Bq) et demi-vie (s ou h).

  ✓ L'activité est un nombre de désintégrations par seconde ; la demi-vie est une durée caractéristique.

• ✗ Utiliser $A = k \times c$ sans droite d'étalonnage.

  ✓ Il faut d'abord tracer $A$ en fonction de $c$ avec des solutions étalons pour déterminer $k$.

Sais-tu répondre à ces questions ?

Les corrigés détaillés sont dans le quiz du chapitre.

1. Quel type d'onde est utilisé en échographie ?
2. La demi-vie du technétium 99m est $6\,\text{h}$. Après $18\,\text{h}$, quelle fraction des noyaux subsiste ?
3. Pour diluer une solution, on ajoute :
4. Dans un dosage par étalonnage spectrophotométrique, l'absorbance $A$ est :
5. On veut préparer $200\,\text{mL}$ à $0{,}10\,\text{mol/L}$ à partir d'une mère à $1{,}0\,\text{mol/L}$. Quel volume prélever ?