Modèle de concours : Administrateur 3e grade — Office National de Sécurité Sanitaire des Produits Alimentaires (ONSSA) — Sciences biomédicales — 1er juillet 2017

Ce modèle est l'épreuve écrite du concours de recrutement d'un administrateur de 3e grade de l'ONSSA, option Sciences biomédicales, session du 01 juillet 2017. Durée : 3 heures, coefficient 2, calculatrice non programmable autorisée. L'épreuve compte 4 parties sur 6 pages. Barème : partie 1 (QCM) 3 pts ; partie 2 (questions courtes) 3 pts ; partie 3 : I = 2,75 pts, II = 3 pts, III = 2 pts, IV = 2,5 pts ; partie 4 (microbiologie) 3,75 pts. Voici une correction proposée.

Conseil : les parties sont indépendantes. Le QCM et les questions courtes (6 points) se traitent vite : gardez du temps pour la partie 3 (chromatographie et analyse de contaminants), qui pèse le plus lourd.

Partie 1 — QCM (choisir la bonne réponse)

1. a (95 °C) — La dénaturation sépare les deux brins d'ADN à 94–95 °C. Vers 72 °C a lieu l'élongation (Taq polymérase) ; l'hybridation des amorces se fait vers 50–65 °C.
2. a (faux positifs) — La PCR est si sensible que la moindre contamination par de l'ADN (amplicons, échantillons voisins) est amplifiée. D'où les contrôles négatifs et la séparation des zones pré-PCR et post-PCR.
3. b (200 mg/L) — 100 mL à 1 g/L contiennent 100 mg de glucose. Le volume final est de 100 + 400 = 500 mL, donc 100 mg / 0,5 L = 200 mg/L (dilution au 1/5).
4. b (quartz) — À 280 nm (UV), le verre et la plupart des plastiques absorbent ; le quartz est transparent dans l'UV.
5. c (réponse probable) — Concentration molaire de la solution mère : 33 g/L ÷ 132 g/mol = 0,25 mol/L, soit 0,25 mmol/mL. Si l'unité imprimée est bien « mmol/mL », la solution mère convient telle quelle. Si l'on lisait « mmol/L », il faudrait diluer au 1/1000, ce qui n'est proposé par aucune option : l'unité attendue est donc mmol/mL.
6. a — QSP signifie « quantité suffisante pour » (compléter jusqu'au volume indiqué).
7. a — Une pipette automatique s'étalonne par gravimétrie : on pèse l'eau distillée délivrée, à température connue, et on convertit la masse en volume par la masse volumique de l'eau.
8. a — Le test du khi-deux compare une distribution observée à une distribution théorique (ajustement ; il sert aussi à tester l'indépendance). Deux moyennes se comparent par le test t, deux variances par le test F.
9. a (10) — L'écart-type est la racine carrée de la variance : √100 = 10.
10. c — Une électrode de pH se conserve dans une solution de KCl (souvent 3 M), l'électrolyte de la référence. Cela garde la membrane de verre hydratée ; l'eau déminéralisée appauvrit la membrane en ions, et l'air l'assèche.
11. c — PSM signifie Poste de sécurité microbiologique.
12. c (reste immobile) — Au point isoélectrique, la charge nette de la protéine est nulle : elle ne migre pas dans un champ électrique.

Partie 2 — Questions à réponses courtes

1. Codes R et S

Ce sont les phrases de risque (R), qui décrivent la nature du danger (par exemple R45 : peut provoquer le cancer), et les conseils de prudence (S), qui indiquent les précautions à prendre (par exemple S24/25 : éviter le contact avec la peau et les yeux). Elles figurent sur l'étiquette et la fiche de données de sécurité du produit. Ce système européen a été remplacé par les mentions de danger H et les conseils de prudence P du règlement CLP (SGH).

2. Poids sec

Matière sèche = 100 % − 23,5 % = 76,5 %. Poids sec = 4,125 × 0,765 = 3,156 g (l'eau représente 0,969 g).

3. Sorbonne et hotte à flux laminaire

• Sorbonne (hotte chimique) : enceinte ventilée qui aspire l'air et l'évacue vers l'extérieur. Elle protège le manipulateur contre les vapeurs, gaz et aérosols toxiques, mais pas le produit. Exemple : manipuler des solvants volatils (dichlorométhane, hexane), faire une minéralisation acide ou préparer des réactifs corrosifs.
• Hotte à flux laminaire : de l'air filtré sur filtre HEPA, stérile, balaie la zone de travail en flux laminaire. Elle protège le produit contre la contamination.
  • à flux horizontal, l'air est soufflé vers l'opérateur : protection du produit seulement. Exemple : couler des milieux de culture stériles, repiquer en culture in vitro végétale, préparer des produits stériles non dangereux ;
  • à flux vertical, l'air descend sur le plan de travail (c'est le principe du PSM de classe II, qui protège aussi l'opérateur et l'environnement). Exemple : cultures cellulaires et manipulation de micro-organismes pathogènes en microbiologie.

4. pH d'une solution de soude à 0,1 M

NaOH est une base forte, totalement dissociée : [OH⁻] = 0,1 mol/L. pOH = −log 0,1 = 1, donc pH = 14 − 1 = 13 (à 25 °C).

5. Loi de Beer-Lambert

A = ε · l · c (A : absorbance ; ε : coefficient d'absorption molaire ; l : longueur du trajet optique ; c : concentration). L'absorbance est proportionnelle à l : en passant de 10 mm à 40 mm, A = 0,300 × 4 = 1,200. En théorie, la loi s'applique encore. En pratique, sa linéarité n'est garantie que dans le domaine de validité de l'appareil, souvent A < 1 environ : à 1,2, on sort de la zone de meilleure précision (peu de lumière transmise, lumière parasite). Il vaut mieux garder la cuve de 10 mm, ou diluer.

6. Modes de conservation des échantillons biologiques

• Réfrigération (+2 à +8 °C) : conservation courte, de quelques heures à quelques jours, avant une analyse rapide. Exemples : échantillons pour la microbiologie, sang total pour hématologie, denrées périssables en attente d'analyse.
• Congélation à −20 °C : moyen terme (semaines, mois). Exemples : sérums et plasmas pour dosages courants, échantillons alimentaires pour la recherche de résidus.
• Congélation à −80 °C : long terme, pour les composés labiles. Exemples : ARN et ADN, protéines et enzymes, sérothèques, souches bactériennes (avec glycérol comme cryoprotecteur).
• Lyophilisation (congélation puis sublimation de l'eau sous vide) : conservation très longue à température ambiante ou au froid. Exemples : souches de référence, matériaux de référence, vaccins, contrôles de qualité.
• Fixation (formol, alcool) : elle tue les cellules mais préserve la structure. Exemples : histologie, anatomopathologie, cytologie. Elle ne convient pas aux cultures.

7. Capteur Pt100

C'est une sonde de température à résistance de platine, de 100 Ω à 0 °C ; sa résistance augmente avec la température de façon quasi linéaire. Précise et stable, elle sert à mesurer et enregistrer la température des enceintes : réfrigérateurs, congélateurs, étuves, incubateurs, bains-marie, autoclaves, chambres froides. Au laboratoire, elle sert aussi d'étalon de travail pour vérifier les thermomètres.

8. Validation d'une méthode ; outils de validation des résultats

La validation apporte la preuve objective que la méthode convient à l'usage prévu. On connaît ainsi ses performances : spécificité, linéarité, justesse, fidélité, limites de détection et de quantification, incertitude. Elle garantit la fiabilité des résultats et elle est exigée pour l'accréditation (ISO/CEI 17025).

Outils pour valider les résultats d'essai :

• blancs, témoins et échantillons supplémentés dans chaque série ;
• matériaux de référence certifiés ;
• cartes de contrôle ;
• essais en double ;
• étalon interne ;
• essais interlaboratoires (EIL) ;
• calcul de l'incertitude de mesure ;
• vérification des équipements (étalonnage) ;
• revue et validation des résultats par une personne habilitée.

Partie 3

I — LC-MS-MS

1. Sigle : chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem.
2. Composantes :
   • la chaîne LC : réservoirs de solvants, dégazeur, pompe, injecteur, colonne thermostatée ;
   • la source d'ionisation à pression atmosphérique, qui sert d'interface ;
   • le système de vide ;
   • les analyseurs : Q1, la cellule de collision (q2) et Q3 dans un triple quadripôle ;
   • le détecteur (multiplicateur d'électrons) ;
   • le système informatique d'acquisition et de traitement.
3. Principe : la LC sépare les composés, qui sont ensuite ionisés dans la source. Q1 sélectionne l'ion précurseur (m/z), q2 le fragmente par collision avec un gaz inerte (N₂ ou Ar), et Q3 sélectionne ou balaie les ions fils. En mode MRM, le couple précurseur → fragment assure une très grande spécificité et sensibilité. Techniques d'ionisation : électrospray (ESI) ; ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI) ; photo-ionisation à pression atmosphérique (APPI). On cite aussi l'impact électronique (EI) et l'ionisation chimique (CI) en GC-MS, et le MALDI.
4. Pic de base : c'est le pic le plus intense du spectre, auquel on attribue 100 % d'abondance relative. Sur la figure, c'est la barre la plus haute, au milieu de l'axe des m/z. Sa valeur exacte ne peut pas être lue sur ce scan.
5. Pic moléculaire : c'est l'ion correspondant à la molécule entière (M^+•, ou [M+H]⁺ en ESI) : le pic significatif de plus grand m/z du spectre, sans compter les pics isotopiques. Sur la figure, il s'agit du pic d'environ 50 % d'intensité placé à droite de la barre à 100 %. Les graduations de l'axe sont illisibles sur le scan.
6. Pics fragments : tous les autres pics, de m/z inférieur au pic moléculaire, issus de la rupture de la molécule. Le pic de base en fait partie s'il ne se confond pas avec l'ion moléculaire.

II — HPLC

1. Principe : les constituants d'un mélange sont entraînés par une phase mobile à travers une phase stationnaire. Ils sont retenus différemment selon leurs interactions (adsorption, partage, charge, taille), sortent à des temps de rétention différents et sont détectés. Types de chromatographie :
   • selon la phase mobile : en phase gazeuse (CPG), en phase liquide (CLHP, sur couche mince CCM), en phase supercritique ;
   • selon le mécanisme : d'adsorption ; de partage (phase normale ou inverse) ; d'échange d'ions ; d'exclusion stérique (gel-filtration) ; d'affinité.
2. HPLC par rapport à la CPG :
   • Avantages : elle analyse les composés non volatils, thermolabiles, polaires et de masse élevée (protéines, sucres, médicaments, mycotoxines), souvent sans dérivation ; nombreux modes de séparation ; possibilité de travail préparatif.
   • Inconvénients : efficacité (nombre de plateaux) plus faible qu'une colonne capillaire de CPG ; forte consommation de solvants, coûteux et polluants ; pas de détecteur aussi universel et simple que le FID ; pressions élevées, d'où l'usure des pompes et joints.
3. Deux modes de travail :
   • le mode isocratique : la composition de la phase mobile reste constante pendant toute l'analyse ;
   • le mode gradient d'élution : la composition varie au cours du temps (par exemple, la proportion d'acétonitrile augmente). On élue ainsi en un temps raisonnable des composés de polarités très différentes, avec des pics plus fins.
4. Les deux pistons sont-ils de volume identique ? Pas nécessairement. Dans la pompe à deux pistons en série, très répandue, le premier piston a un volume double du second. Il aspire le solvant et le refoule : une moitié part vers la colonne, l'autre remplit le second piston. Le second délivre ensuite pendant que le premier se recharge. Le débit reste ainsi constant et sans pulsations. Dans les pompes à pistons en parallèle, les deux pistons sont identiques et fonctionnent en opposition de phase. Dans les deux cas, le but est un débit continu et régulier.
5. Deux grands types de phase stationnaire :
   • la phase normale : phase polaire (silice nue, ou silice greffée CN, NH₂, diol), avec une phase mobile apolaire (hexane, heptane, avec un peu de modificateur polaire). Les composés polaires sont les plus retenus ;
   • la phase inverse : phase apolaire (silice greffée C18, C8, phényle), avec une phase mobile polaire (eau ou tampon avec méthanol ou acétonitrile). Les composés apolaires sont les plus retenus. C'est le mode le plus utilisé.
6. Détecteurs : UV-visible ou à barrette de diodes (DAD), fluorimètre, réfractomètre, détecteur électrochimique, détecteur évaporatif à diffusion de lumière (DEDL), spectromètre de masse.

III — Recherche des pesticides

1. POPs : polluants organiques persistants, visés par la convention de Stockholm. Caractéristiques :
   • persistance : ils résistent à la dégradation dans l'environnement ;
   • bioaccumulation dans les graisses, avec bioamplification le long de la chaîne alimentaire ;
   • toxicité : cancérogènes, perturbateurs endocriniens ;
   • transport à longue distance par l'air et l'eau.
   Exemples : DDT, aldrine, dieldrine, lindane, heptachlore, dioxines.
2. Trois principales catégories : les herbicides (contre les mauvaises herbes), les insecticides (contre les insectes) et les fongicides (contre les champignons). On peut ajouter acaricides, nématicides et rodenticides.
3. Quatre classes chimiques :
   • organochlorés (DDT, lindane, endosulfan) ;
   • organophosphorés (malathion, chlorpyrifos) ;
   • carbamates (carbaryl, méthomyl) ;
   • pyréthrinoïdes (deltaméthrine, cyperméthrine).
   On peut aussi citer les triazines (atrazine) et les néonicotinoïdes.
4. Temps de rétention et pesticides présents (réponse probable : le scan est de faible résolution et les temps sont lus à environ ±0,2 min). Méthode : relever sur l'axe le temps de rétention de chaque pic du mélange témoin (pics 1 à 20, entre environ 3,8 et 9,7 min) et de chaque pic de l'échantillon (A à D), puis attribuer à chaque pic de l'échantillon le témoin de même t_R (même colonne SPB-5 et mêmes conditions). Lecture approximative :
   • A ≈ 4,2 min correspond au groupe des BHC (β- ou γ-BHC, pics 2–3) ;
   • B ≈ 6,3 min correspond à l'heptachlore époxyde (pic 7) ;
   • C ≈ 8,0 min correspond au 4,4'-DDD ou à l'endrine aldéhyde (pics 15–16) ;
   • D ≈ 8,7 min correspond à l'endosulfan sulfate ou au 4,4'-DDT (pics 17–18).
   L'identification par le seul t_R reste présomptive : il faut la confirmer sur une seconde colonne de polarité différente ou par GC-MS.
5. Choix de la chromatographie (réponse probable) : la CPG (détecteurs ECD, NPD ou MS) convient aux pesticides volatils et thermostables comme les organochlorés. Mais la majorité des substances actives modernes sont polaires ou thermolabiles : carbamates, néonicotinoïdes, herbicides acides. Pour couvrir la majorité des substances, on choisit la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS), complétée par la GC-MS/MS pour les composés volatils. C'est l'approche multirésidus des laboratoires officiels.

IV — Analyse de mycotoxines

1. Non. Les mycotoxines sont invisibles, inodores et thermostables. Une céréale d'aspect sain peut en contenir : la moisissure a pu disparaître, ou la toxine a été produite au champ. À l'inverse, une moisissure visible ne produit pas forcément de toxine. Seule une analyse de laboratoire permet de conclure.
2. Définition : métabolites secondaires toxiques produits par certaines moisissures (Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Alternaria) qui se développent sur les denrées, au champ ou au stockage. À faible dose et en exposition chronique, ils sont toxiques pour l'homme et l'animal : cancérogènes, hépatotoxiques, néphrotoxiques, œstrogéniques, immunosuppresseurs.
3. Étapes préliminaires : échantillonnage représentatif (nombreux prélèvements élémentaires, car la contamination est très hétérogène), puis réduction de l'échantillon global ; broyage fin et homogénéisation ; sous-échantillonnage et pesée de la prise d'essai ; extraction par un solvant (acétonitrile/eau ou méthanol/eau), agitation, puis centrifugation ou filtration.
4. Purification et concentration :
   • La purification (colonnes d'immunoaffinité, SPE, QuEChERS) élimine les co-extraits de la matrice : lipides, pigments, sucres. Elle réduit les effets de matrice (suppression d'ionisation en ESI), protège la colonne et la source et améliore la sélectivité.
   • La concentration (évaporation puis reprise dans un petit volume) augmente la sensibilité, pour atteindre des limites de quantification inférieures aux teneurs maximales réglementaires, de l'ordre du µg/kg.
5. Résultats :
   • a) Micro-organismes producteurs :
     • ochratoxine A : Aspergillus ochraceus (ou Penicillium verrucosum) ;
     • zéaralénone : Fusarium graminearum (ou F. culmorum) ;
     • DON (désoxynivalénol) : Fusarium graminearum (ou F. culmorum) ;
     • fumonisine B : Fusarium verticillioides (ex-F. moniliforme) ;
     • aflatoxine B : Aspergillus flavus (ou A. parasiticus).
   • b) Substance mise en évidence : t_R = V_R / D = 8,52 mL ÷ 0,6 mL/min = 14,2 min. Ce temps correspond à celui du témoin de zéaralénone (14,2 min). L'extrait contient donc probablement de la zéaralénone, ce que la LC-MS/MS confirme par ses transitions MRM.
6. QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, Safe) :
   • Principe : méthode d'extraction et de purification en deux étapes. (1) Extraction de l'échantillon broyé par l'acétonitrile, suivie d'une séparation de phases provoquée par des sels (MgSO₄, NaCl, citrates), puis centrifugation. (2) Purification d'une partie de l'extrait par SPE dispersive (d-SPE), en mélangeant des sorbants dans le tube : PSA contre les acides et les sucres, C18 contre les lipides, GCB contre les pigments, MgSO₄ contre l'eau. On centrifuge puis on injecte.
   • Quatre avantages : rapide (nombreux échantillons par jour) ; simple, peu de matériel ; peu coûteux et peu consommateur de solvants ; efficace pour un large éventail de composés (multirésidus), avec de bons rendements ; robuste ; plus sûr pour l'opérateur (pas de solvants chlorés).
   • Utilisation : surtout l'analyse multirésidus des pesticides dans les fruits, légumes et céréales par GC-MS/MS et LC-MS/MS ; aussi les mycotoxines, les résidus de médicaments vétérinaires et certains contaminants (HAP).

Partie 4 — Microbiologie

1. Micro-organisme : être vivant microscopique, invisible à l'œil nu, le plus souvent unicellulaire. On y range les bactéries, les champignons microscopiques (levures, moisissures), les protozoaires et les microalgues ; les virus y sont souvent rattachés.
2. Virus : agent infectieux acellulaire, de très petite taille. Il est formé d'un seul type d'acide nucléique (ADN ou ARN), entouré d'une capside protéique et parfois d'une enveloppe. C'est un parasite intracellulaire obligatoire : il ne se multiplie qu'en détournant la machinerie d'une cellule hôte et n'a pas de métabolisme propre.
3. Antibiotique : substance d'origine naturelle (produite par un micro-organisme), semi-synthétique ou synthétique. À faible concentration, elle inhibe la croissance des bactéries (effet bactériostatique) ou les tue (effet bactéricide), par une action spécifique, avec une toxicité sélective pour la bactérie. Elle n'agit pas sur les virus.
4. Mécanismes d'action :
   • inhibition de la synthèse de la paroi (peptidoglycane) : bêta-lactamines, glycopeptides ;
   • altération de la membrane cytoplasmique : polymyxines (colistine) ;
   • inhibition de la synthèse des protéines au niveau du ribosome : aminosides, tétracyclines, macrolides, phénicolés ;
   • inhibition de la synthèse ou de la réplication des acides nucléiques : quinolones (ADN gyrase), rifampicine (ARN polymérase) ;
   • inhibition de voies métaboliques comme la synthèse des folates : sulfamides, triméthoprime.
5. Utilité de l'antibiogramme : il détermine la sensibilité d'une souche isolée à une série d'antibiotiques (catégories S, I, R ; CMI). Il permet de choisir le traitement efficace, d'éviter les antibiotiques inutiles, de détecter et de surveiller les résistances (épidémiologie) et d'adapter une antibiothérapie probabiliste.
6. Bactérie multirésistante (BMR) : bactérie qui, du fait de résistances acquises, n'est plus sensible qu'à un petit nombre d'antibiotiques habituellement actifs, en général dans plusieurs familles. Exemples : Staphylococcus aureus résistant à la méticilline (SARM), entérobactéries productrices de BLSE ou de carbapénémases.
7. Problème posé : échecs thérapeutiques et impasses (plus aucun antibiotique efficace) ; infections plus graves et plus longues ; mortalité accrue ; recours à des antibiotiques de dernier recours, plus toxiques et plus coûteux ; diffusion des résistances entre patients et entre bactéries ; menace de santé publique mondiale, dans l'approche « Une seule santé » qui relie santé humaine, animale et environnement.
8. Deux facteurs favorisants : l'usage excessif ou inapproprié des antibiotiques (automédication, traitements trop courts ou non justifiés, antibiotiques en élevage comme facteurs de croissance ou en préventif) ; la transmission croisée par défaut d'hygiène, notamment l'hygiène des mains à l'hôpital.
9. Principaux mécanismes de résistance :
   • inactivation enzymatique de l'antibiotique : bêta-lactamases (BLSE, carbapénémases), enzymes modifiant les aminosides ;
   • modification de la cible : PLP2a du SARM, mutation de l'ADN gyrase contre les quinolones, méthylation du ribosome ;
   • diminution de la perméabilité : perte de porines ;
   • efflux actif : des pompes rejettent l'antibiotique hors de la bactérie.
   La résistance est soit naturelle, soit acquise par mutation ou par transfert de gènes (plasmides, transposons, intégrons) entre bactéries, ce qui explique sa diffusion rapide.
10. Conséquences en milieu hospitalier : infections associées aux soins difficiles à traiter ; allongement des séjours ; surcoûts (antibiotiques coûteux, isolement, examens) ; hausse de la morbidité et de la mortalité, surtout chez les patients fragiles (réanimation, immunodéprimés) ; épidémies dans les services ; mesures lourdes (isolement, dépistage, fermeture de lits) ; risque de diffusion dans la communauté.