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mathématiques complémentaires (terminale) · Chapitre 12 · Application directe du cours

Problème — Choisir un protocole d'antibiothérapie

Thème 2 — Modèles d'évolution · niveau 3 (difficile)

Énoncé

Problème — Choisir un protocole d'antibiothérapie.

Un antibiotique s'élimine avec le coefficient par heure. Il est efficace au-dessus de mg et toxique au-dessus de mg : sa fenêtre thérapeutique est l'intervalle . Le médecin veut délivrer mg par jour et hésite entre trois protocoles :

  • A : mg toutes les heures ;
  • B : mg toutes les heures ;
  • C : une perfusion continue de mg par heure.
  • Calculer la demi-vie et interpréter le coefficient .
  • Étudier le protocole A : récurrence, pic, creux. Conclure.
  • Étudier le protocole B. Au bout de combien de prises le creux entre-t-il dans la fenêtre ?
  • Étudier le protocole C : plateau, instant où la fenêtre est atteinte, instant où du plateau est atteint. Comment démarrer plus vite ?
  • Montrer que les trois protocoles exposent le patient à la même quantité totale sur une journée de régime stationnaire.
  • Que conseiller ?

Corrigé

  • Demi-vie. donne heures. Le coefficient n'est pas un pourcentage horaire : c'est le taux instantané d'élimination. En une heure il ne disparaît pas mais .
  • Protocole A. Sur heures, la quantité est multipliée par , puis on injecte :

Le point fixe, c'est-à-dire le pic du régime stationnaire, vaut

Or et : le protocole A est à la fois toxique après chaque injection et inefficace avant la suivante, et cela chaque jour. Il est à écarter.

  • Protocole B. Sur heures, et

Les deux valeurs sont dans : le protocole convient. L'amplitude a été divisée par deux avec la dose, conformément à la propriété du paragraphe 2.

Montée vers le régime stationnaire : comme , on a et . Le creux qui suit la prise de rang vaut , et

En passant au logarithme, , donc et : c'est la cinquième prise, celle de h, qui installe définitivement le patient dans la fenêtre. On vérifie : mg et le creux suivant mg.

  • Protocole C. a pour plateau mg, et, partant de ,

La fenêtre est atteinte quand , soit :

Et du plateau demande , soit heures : presque une journée pour que la perfusion seule s'installe.

Pour démarrer plus vite, on injecte d'emblée une dose de charge de mg, puis on perfuse : la fonction constante est solution de l'équation, donc la concentration ne bouge plus. Le patient est dans la fenêtre dès la première minute.

  • La même exposition. D'après le théorème du paragraphe 2, la valeur moyenne de la dent de scie sur une période vaut dans les deux protocoles discrets, avec ici mg/h, soit mg. Le protocole C est constamment à mg. Donc, sur heures de régime stationnaire,

pour les trois protocoles. Même dose journalière, même exposition totale — et trois trajectoires complètement différentes.

  • Le conseil. Le protocole A est inutilisable malgré une dose journalière correcte : c'est l'amplitude, non la moyenne, qui décide. Le protocole B est le compromis praticable en ville : six prises par jour, entièrement dans la fenêtre. Le protocole C est le meilleur — concentration constante, aucun pic — mais il suppose l'hôpital, et il exige une dose de charge sous peine de perdre une journée.

La figure du paragraphe 2 montre exactement cette comparaison, protocole A à gauche.

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