Bac STL Biochimie, biologie et biotechnologies 2026 - Le cancer du col de l'utérus : mécanismes et thérapies [Corrigé]

Partie I – Questionnement scientifique et technologique

1. Mécanisme de cancérisation provoquée suite à une infection par un virus HPV

Q1.  Identifier les phases du cycle cellulaire contrôlées par la protéine p2

La protéine p21 intervient à deux étapes du cycle cellulaire : elle bloque le cycle en phases G1 et M.
Q2. Indiquer les conséquences de l’expression et de l’action des protéines virales sur le cycle cellulaire.

Les protéines virales inhibent la protéine p21 qui ne peut plus activer ses mécanismes de contrôle du cycle cellulaire : la cellule atteinte continue à se multiplier, favorisant l'accumulation de mutations.
Q3. Présenter les étapes intervenant dans la formation d’une tumeur utérine après infection par un virus de type HPV

Le virus HPV infecte une cellule épithéliale du col de l’utérus. Il va alors produire des protéines virales, qui inhibent des protéines p21, dont le rôle est de réguler le cycle cellulaire. La disparition des points de contrôle entraine la prolifération incontrôlée de cellules présentant des anomalies génétiques, donnant naissance à une tumeur utérine.

2. Métabolisme énergétique des cellules cancéreuses

Q4. Calculer, en précisant la démarche utilisée, le nombre de moles d’ATP produites à partir d’une mole de glucose par chacune des deux voies métaboliques présentées

Voie oxydative

La voie oxydative comprend plusieurs étapes :

1/ La glycolyse, qui produit 2 ATP et 2 NADH,H⁺.

Or, on sait que 1 mole de NADH,H⁺ permet de produire 3 moles d’ATP.

Donc 2 NADH,H⁺ × 3 ATP = 6 ATP

La glycolyse produit 6+2 = 8 ATP

2/ Transformation du pyruvate

Une mole de glucose donne 2 moles de pyruvate. Chaque pyruvate produit 1 NADH,H⁺ lors de sa transformation en acétyl-CoA.

Donc : 2 NADH,H⁺ × 3 ATP = 6 ATP

3/ Cycle de Krebs

Le cycle de Krebs produit 2 ATP, 8 NADH,H⁺ et 2 FADH₂.

Donc 6 NADH,H⁺ × 3 = 18 ATP

On sait que 1 FADH₂ = 2 ATP

Donc 2 FADH₂ × 2 = 4 ATP

Le cycle de Krebs produit donc 24 ATP

4/ Bilan : 8 + 6 + 24 = 38 moles d’ATP

Voie fermentaire

La voie fermentaire se compose de 2 étapes : la glycolyse et la transformation du pyruvate.

Une mole de glucose est dégradée en 2 moles de pyruvate. Cette glycolyse produit 2 moles d’ATP et 2 moles de NADH,H⁺ (qui ne permettent pas de produire d’ATP supplémentaire dans la voie fermentaire, car ils ne sont pas utilisés par la chaîne respiratoire mitochondriale).

La voie fermentaire produit donc 2 moles d’ATP.

Q5. Analyser les résultats afin de montrer les différences d’utilisation des voies fermentaire et oxydative entre les cellules humaines cancéreuses et les cellules non cancéreuses.

Les cellules cancéreuses consomment beaucoup moins de dioxygène, mais beaucoup plus de glucose par rapport aux cellules saines. Elles produisent du lactate, ce que les cellules saines ne font pas.

Or, le lactate est produit par la voie fermentaire. On en déduit donc que les cellules cancéreuses utilisent davantage la voie fermentaire.

Q6. Émettre une hypothèse permettant d’expliquer la différence de consommation de glucose entre les cellules humaines cancéreuses et les cellules non cancéreuses.

Nous avons vu dans la question précédente que les cellules cancéreuses privilégient la voie fermentaire. Or, nous avons aussi vu à la question 4 que la voie fermentaire ne permet de produire que 2 moles d’ATP par mole de glucose, contre 38 pour la voie oxydative. Le faible rendement énergétique est alors compensé par une consommation accrue de glucose, d’autant plus qu’elles se multiplient rapidement.

Q7. Expliquer pourquoi l’utilisation du 18F-FDG permet de révéler la présence de cellules cancéreuses.

Le 18F-FDG se substitue au glucose : il est alors capté en plus grandes quantités par les cellules cancéreuses que par les cellules saines. Cette molécule présente deux caractéristiques importantes : elle n’est pas dégradée,  car elle ne déclenche pas la glycolyse et reste donc piégée dans la cellule ; et elle a des propriétés radioactives qui la rendent détectable au scanner. Les cellules cancéreuses ayant accumulé du 18F-FDG apparaissent alors très marquées sur le TEP-scan.

Q8. Analyser l’image obtenue par TEP-scan afin d’identifier le tissu qui comporte probablement des cellules cancéreuses.

On observe des taches noires au niveau du cerveau, des reins, des ganglions et de la vessie. Ces zones correspondent à un stockage de 18F-FDG.

Pour le cerveau, ce dernier consommant habituellement plus de glucose d’après l’énoncé, cela est normal. La mise en évidence des reins et de la vessie est aussi normale, puisqu’ils servent à filtrer et éliminer par les urines le 18F-FDG.

En revanche, il pourrait y avoir des cellules cancéreuses dans les ganglions.

3. Traitements antitumoraux

3.1. Traitement chimiothérapeutique utilisant des inhibiteurs de voies métaboliques

Q9. Expliquer pourquoi l’absorbance mesurée doit diminuer si l’échantillon analysé contient l’enzyme LDH active.

La LDH catalyse la réduction du pyruvate en lactate en utilisant le NADH,H+. Or, c’est le NADH qui absorbe fortement à 340 nm, tandi que le NAD+ n'absorbe pratiquement pas à cette longueur d'onde. Si la LDH est active, le NADH est consommé : sa concentration diminue, donc l'absorbance aussi.

Q10. Calculer la concentration d’activité catalytique de la LDH plasmatique analysée chez la patiente

b(LDH) = ΔA × (VMR × 1000) / (VE × 6,3 × l)

Or, on connait les données suivantes :

Données :
A1 = 0,157

A2 = 0,061

VMR = 1,02 mL

VE = 0,020 mL

l = 1 cm

Donc b(LDH) = (0,157 − 0,061) x (1,02 × 1000) / (0,020 × 6,3 × 1) = 0,096 × 1020 / 0,126 ≃ 777 UI·L⁻¹

Q11. Interpréter le résultat de ce dosage

La concentration d'activité catalytique est d'environ 777UI·L⁻¹, ce qui est largement supérieur aux valeurs physiologiques de référence (120 à 250 UI·L⁻¹), et même à la valeur moyenne pour les patientes atteintes d’un cancer du col de l’utérus (≥300 UI·L⁻¹). La probabilité que la patiente soit atteinte d’un cancer est donc très forte.

Q12. Argumenter le choix du traitement anticancéreux qui semble le plus efficace.

Avant traitement, les deux groupes de patientes présentent une activité catalytique de la LDH supérieure à 1000 UI·L⁻¹. Après traitement, elle diminue à 331 ±23 UI·L⁻¹ avec le médicament A et à 148 ±15 UI·L⁻¹ avec le médicament B. Or, nous savons que la LDH est très active dans les cellules cancéreuses. Plus la diminution de l’activité catalytique de la LDH est forte, plus le médicament est efficace. Le médicament B est donc le plus efficace.

Q13.  Présenter l’ensemble des éléments montrant que des traitements ciblant l’activité LDH pourraient limiter le métabolisme tumoral et ainsi être utilisés comme traitement pour des patientes atteintes d’un cancer du col de l’utérus.

La LDH est indispensable pour que la voie fermentaire se réalise, car elle régénère le NAD⁺ utilisé par la glycolyse. Or, les cellules cancéreuses utilisent principalement la voie fermentaire. Un traitement empêchant l’activité de la LDH diminue donc la production d'ATP et limite la prolifération tumorale.

3.2. Immunothérapie, une voie d’avenir dans la lutte contre les cancers

Q14. Montrer, dans ce modèle, que la coopération cellulaire est indispensable à l’élimination des cellules cancéreuses par le système immunitaire.

Les antigènes tumoraux (Ag), issus des cellules cancéreuses, sont captés par les CMH des cellules présentatrices d'antigène (CPA). Elles présentent ensuite ces Ag aux lymphocytes T (LT4), qui à leur tour, activent les lymphocytes T8 (LT8). Ces derniers se différencient en lymphocytes T cytotoxiques (LTc), qui pourront reconnaître les cellules tumorales et les détruire. Leur collaboration est donc indispensable pour que l’ensemble du processus se déroule.

Q15. Schématiser, en s’appuyant sur la représentation des cellules du document 7, les interactions moléculaires spécifiques ayant lieu entre une cellule tumorale et un LTc qui reconnaît un antigène tumoral.

 

Partie II – Question de synthèse

Q16. Rédiger un argumentaire présentant les enjeux et les limites de la vaccination thérapeutique par rapport à la vaccination préventive.

Les enjeux de la prévention et du traitement du cancer sont importants pour la santé publique. Ce sont en effet environ 80% des individus qui sont concernés durant leur vie.

Dans le cas du cancer du col de l’utérus, les vaccins préventifs protègent contre 90% des infections causant des cancers : cela limite donc grandement le nombre de patientes atteintes du cancer du col de l’utérus. En revanche, il reste inefficace dans 10% des cas.

Les vaccins thérapeutiques pourraient permettre d’améliorer le taux de survie des personnes ayant développé un cancer en diminuant le risque de récidive. Ces derniers sont assez complexes : ils sont élaborés à partir de cellules prélevées chez le patient, exposées à un antigène spécifique du cancer ciblé, puis réinjectées dans le corps du patient. Cela permet une réponse immunitaire ciblée efficace. En revanche, cette personnalisation rend le processus de recherche complexe et retarde le développement de tels vaccins. Les essais cliniques se multiplient, mais sont longs et coûteux.

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