Annale corrigée Pratique du raisonnement scientifique 1 Ancien programme

Atropine et dilatation de la pupille

Nouvelle-Calédonie • Novembre 2017

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 1 • 3 points

Atropine et dilatation de la pupille

Les ophtalmologues utilisent des collyres comme l'atropine pour permettre l'examen du fond de l'œil grâce à une ouverture complète de la pupille malgré la présence d'une lumière forte.

À partir de l'étude des documents, justifiez l'emploi de l'atropine par les ophtalmologues pour provoquer l'ouverture complète de la pupille malgré l'éclairage fort.

document 1 Caractéristiques de la pupille

a. Les réflexes de la pupille

Œil éclairé

Muscle lisse de la pupille contracté

Œil à l'obscurité

Muscle lisse de la pupille relâché

svtT_1711_11_01C_02

svtT_1711_11_01C_01

D'après le logiciel « L'œil » de Pierre Perez, académie de Toulouse

b. Fonctionnement de la synapse neuromusculaire au niveau du muscle lisse de la pupille

Lorsque l'œil est éclairé, l'activité mise en place se traduit par la libération d'acétylcholine par les neurones situés au niveau du muscle lisse de la pupille (voir schéma ci-après).

svtT_1711_11_01C_03

D'après cnx.org

document 2 Action de l'acétylcholine et de l'atropine sur un muscle lisse de rat

Lees phénomènes observés dans cette expérience sont identiques à ceux rencontrés au niveau du muscle lisse de la pupille humaine.

svtT_1711_11_01C_04

In vitro, des chercheurs ont mesuré en continu la force de contraction de muscles lisses de rat (en milliNewton, mN) :

à T0, le muscle est relâché 

à T1, le muscle est placé dans un bain d'acétylcholine 

à T2, la molécule d'atropine est ajoutée dans le bain.

D'après Timo Kirschstein et al., Acta Pharmacologica Sinica, 2009, 30(8):1123-1131

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

C'est un sujet de type II.1, présenté sous la forme d'une question ouverte impliquant de raisonner à partir des informations extraites des documents, lesquelles nécessitent de mobiliser des connaissances de base sur le fonctionnement des synapses neuromusculaires.

En présence d'un fort éclairement, le réflexe pupillaire a pour effet de provoquer la constriction de la pupille. Il faut expliquer comment l'atropine abolit ce réflexe en agissant au niveau des effecteurs de ce réflexe, les fibres musculaires de l'iris (muscle de l'iris appelé muscle de la pupille ici), et plus précisément au niveau des synapses neuromusculaires.

Mobiliser ses connaissances

La commande de la contraction des fibres musculaires met en jeu le fonctionnement des synapses neuromusculaires. Le médiateur chimique, l'acétylcholine, libéré par l'arrivée du message nerveux à l'extrémité de l'axone pré-synaptique se fixe sur des récepteurs de la fibre musculaire, ce qui entraîne la stimulation de la fibre musculaire et sa contraction.

Corrigé

Introduction

L'atropine est un collyre utilisé en ophtalmologie pour dilater la pupille quelle que soit l'intensité de l'éclairement (et notamment en fort éclairement). Nous étudions ici le mécanisme d'action de l'atropine en nous basant sur les documents fournis.

Analyse des documents

info

Le muscle désigné sous le nom de « muscle de la pupille » est en réalité le muscle lisse de l'iris.

Lorsque le muscle lisse de la pupille est relâché, le diamètre de celle-ci est grand, alors qu'il est faible lorsque le muscle lisse est contracté. Le diamètre de la pupille dépend donc de la contraction du muscle de la pupille.

L'ouverture de la pupille varie en fonction de l'éclairement (document 1a) : importante en faible éclairement, elle est réduite en fort éclairement.

L'éclairement agit sur le diamètre de la pupille par l'intermédiaire de la contraction des muscles lisses de l'iris (document 1b). Ils sont relâchés en faible éclairement et contractés en fort éclairement.

Le document 1b indique également qu'en fort éclairement, la contraction des muscles de l'iris est déclenchée par des messages nerveux véhiculés par les axones de neurones qui innervent ces muscles. Le neuromédiateur impliqué au niveau des synapses neuromusculaires est l'acétylcholine, qui agit en se fixant sur les récepteurs post-synaptiques de la fibre musculaire.

Le document 2 montre que l'acétylcholine provoque la contraction des muscles lisses, et donc celle des muscles de l'iris puisqu'un muscle lisse placé dans un bain d'acétylcholine se contracte.

Ce même document montre qu'au moment T2, où l'on ajoute de l'atropine au bain d'acétylcholine, le muscle se relâche.

L'action de l'atropine s'oppose donc à celle de l'acétylcholine. L'atropine est un antagoniste de ce neuromédiateur : elle empêche la fibre musculaire d'être stimulée par l'acétylcholine et ainsi de se contracter.

Bilan

Lorsqu'on éclaire l'œil, les muscles de la pupille sont soumis à l'action de l'acétylcholine. Si, au préalable, l'œil a été traité à l'atropine, l'acétylcholine n'a plus d'effet car l'atropine est un antagoniste qui vient s'opposer à son action. Ceci empêche la contraction des muscles et entraîne la dilatation de la pupille, même lorsque l'œil est exposé à un fort éclairage.

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