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mathématiques complémentaires (terminale) · Chapitre 10 · Exercice de TD

Problème — Dose et réponse, en pharmacologie

Statistique à deux variables quantitatives · niveau 3 (difficile)

Énoncé

Problème — Dose et réponse, en pharmacologie.

Un laboratoire teste sept doses d'un antalgique et note, pour chacune, le pourcentage de patients soulagés :

  • L'ajustement affine de en donne et des résidus ; ; ; ; ; ; . Pourquoi faut-il le refuser malgré un honorable ?
  • Les doses testées doublent à chaque essai. Quel changement de variable cela suggère-t-il ? Le mettre en œuvre.
  • L'ajustement donne où , avec . En déduire la dose efficace 50 (la dose qui soulage la moitié des patients).
  • Que prédit le modèle pour mg ? Commenter.
  • Quelle forme aurait, selon vous, la vraie courbe dose-réponse ?

Corrigé

  • Pourquoi refuser. Les résidus sont d'abord franchement négatifs, puis franchement positifs, puis négatifs de nouveau : ils changent de signe de façon ordonnée, ce qui est la signature d'une courbure. De plus ils sont énormes — jusqu'à points de pourcentage sur une échelle qui va de à . Le ne rachète pas cela : il indique seulement qu'une droite fait mieux que rien.
  • Le changement de variable. Les doses forment une suite géométrique de raison . Ce qui est régulier, ce ne sont pas les différences de doses mais leurs rapports : on pose donc .

Les abscisses sont maintenant régulièrement espacées (de ), et les ordonnées croissent de façon presque régulière : le nuage s'est redressé.

  • Dose efficace 50. On cherche tel que :

donc

Cette valeur est intérieure à l'intervalle des doses testées : c'est une interpolation, elle est légitime. Au passage, la pente s'interprète : doubler la dose fait gagner points de réponse.

  • Une prévision impossible. Pour , et

Un pourcentage supérieur à est impossible : le modèle a quitté son domaine de validité. C'est le deuxième réflexe de la section sec:mc10interp — le résultat est-il possible ?

  • La vraie forme. La réponse réelle est bornée par et : la courbe part de , monte, puis sature. Elle a la forme d'un S — c'est la courbe dose-réponse sigmoïde des pharmacologues. Notre modèle logarithmique en décrit correctement la partie centrale, autour de la dose efficace 50, et seulement elle.

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